聚碳酸亚丙酯型聚氨酯胶黏剂的制备及粘结性能研究
田海英,武春余,姚克俭
(合肥安利聚氨酯新材料有限公司
安徽合肥231200)
来源:安徽化工 2021年6月 第3期 第47卷
以聚碳酸亚丙酯二醇(PPCD)和二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为主要原料,采用预聚法制备了PPCD型聚氨酯胶黏剂,并研究其粘结性能。结果表明,与非聚碳酸亚丙酯型聚氨酯胶黏剂相比,该胶黏剂和纺织布基的初始剥离强度高出20%,并且在高温高湿(70℃,95%恒温恒湿)环境下存放,非聚碳酸亚丙酯型聚氨酯胶黏剂和纺织布基之间的剥离强度下降明显,而聚碳酸亚丙酯型聚氨酯胶黏剂和纺织布基之间的剥离强度保留率高出很多。
聚碳酸亚丙酯二醇;聚氨酯胶黏剂;粘结性能
本实验合成了聚碳酸亚丙酯型聚氨酯胶黏剂,可以提高胶黏剂和纺织布基之间的结合强度,在70℃,95%湿度下,此类胶黏剂和纺织布基之间的剥离强度保留率明显高出很多。
1.1主要原料与仪器
聚碳酸亚丙酯二醇,PPCD531,Mn=3000,工业级,广东达志环保科技股份有限公司;聚四氰呋喃醚二醇,PTMG-2,Mn=2000,工业级,山西三维化工有限公司;1,4-丁二醇(1,4-BG)、1,6-己二醇(1,6-HG),分析纯,国药集团化学试剂有限公司;4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI),工业级,万华化学集团有限公司;二甲基甲酰胺(DMF),华鲁化工有限公司;有机铋催化剂MB20,工业级,凡特鲁斯贸易有限公司。
CMT4104型拉力试验机,美斯特工业有限公司(中国);恒温恒湿机,70℃,95%相对湿度,高铁检测仪器有限公司。
1.2试样制备
1.2.1聚碳酸亚丙酯型聚氨酯胶黏剂的制备
PPCD531、PTMG-2真空脱水,110℃、1h后,将计量的PPCD531和PTMG-2溶于计量的DMF中,搅拌下加入两倍羟基摩尔数的MDI,温度设置为65℃~75℃,反应40~60min,生成NCO在两端的预聚体。向该预聚体溶液中加入计量的DMF,1,4-BG,1,6-HG继续反应30~40min,再分步逐步投入剩余的MDI和DMF,最终得到固含量30%,粘度30~60Pa·s/25℃的胶黏剂浆料,最后加入终止剂甲醇终止反应。
1.2.2聚氨酯合成革革样的制备
将面层聚氨酯浆料按计量厚度涂覆于离型纸上,100℃~130℃烘干;再将本实验制备的聚碳酸亚丙酯型聚氨酯胶黏剂浆料和传统的非聚碳酸亚丙酯型聚氨酯胶黏剂浆料按计量厚度对比涂覆于上述已涂覆面层浆料并烘干的离型纸上;将纺织布基湿贴在上述胶黏剂浆料上,100℃~130℃烘干,从离型纸上剥离,即得聚氨酯合成革革样。
1.3性能测试
采用CMT4104型拉力机对聚氨酯合成革革样按GB/T8949-2008进行剥离强度检测,每组样品测试五组,取平均值。试样裁剪为30×3(公分)长方形条状,用凯奇胶(合肥安利聚氨酯新材料有限公司自制)将其黏贴在湿法高剥离贝斯(安徽安利材料科技股份有限公司自制)上,再采用拉力机测试剥离强度,剥离面在胶黏剂层和纺织布基之间。要求高剥离贝斯自身的剥离强度,纺织布基和湿法高剥离贝斯之间的剥离强度均大于胶黏剂和纺织布基之间的剥离强度,确保测试时,从纺织布基和胶黏剂之间剥开。胶黏剂和纺织布基之间的起始剥离强度以及恒温恒湿第三周开始每周剥离强度均采用上述方法制样检测。
2.1聚碳酸亚丙酯型聚氨酯胶黏剂与非聚碳酸亚丙酯型聚氨酯胶黏剂和纺织布基之间起始剥离强度对比
表1和图1均为两种胶黏剂和纺织布基之间起始剥离强度测试结果,分别测试五组并取平均值。由表1可知,与非聚碳酸亚丙酯型聚氨酯胶黏剂相比,聚碳酸亚丙酯型聚氨酯胶黏剂提高了和纺织布基之间的起始剥离强度,提高率平均高达19.753%。这是因为聚碳酸亚丙酯分子内同时含有大量的醚键和碳酸酯键,分子内聚能高,PPCD型聚氨酯强度高,力学性能优异,相同条件下优于聚醚及聚酯型聚氨酯,测试剥离强度时,需要更大的力才能将其与纺织布基撕开。
2.2恒温恒湿后聚碳酸亚丙酯型聚氨酯胶黏剂与非聚碳酸亚丙酯型聚氨酯胶黏剂和纺织布基之间每周剥离强度及剥离强度保留率对比
表2、图2和图3均为两种胶黏剂对比制备成聚氨酯合成革后,放置恒温恒湿机(70℃,95%湿度),从第三周开始检测每周剥离强度及剥离强度保留率的结果。由表2可知,随着放置时间延长,两种合成革剥离强度均下降,但同一时间,与非聚碳酸亚丙酯型聚氨酯胶黏剂相比,聚碳酸亚丙酯型胶黏剂制备的合成革,剥离强度均高。随着时间延长,二者与纺织布基之间剥离强度的差距越来越大。由此可见,聚碳酸亚丙酯型聚氨酯胶黏剂在高温高湿环境下,仍然能够保持较高的剥离强度,同时聚碳酸亚丙酯型聚氨酯胶黏剂的耐水解、耐热性能也很优异。
(1)本研究采用聚碳酸亚丙酯型二元醇替代传统的非聚碳酸亚丙酯型聚酯二元醇制备聚氨酯胶黏剂。由于分子间同时含有大量的醚键和碳酸酯键,分子内聚能高,力学性能优异,粘结强度高,尤其对纺织布基的起始粘结强度,较非聚碳酸亚丙酯型胶黏剂高出20%左右。
(2)两种胶黏剂制备成合成革,70℃,95%恒温恒湿条件下,聚碳酸亚丙酯型胶黏剂制备的合成革,其和纺织布基之间的剥离强度下降较慢,保留率较高,较非聚碳酸亚丙酯型胶黏剂制备的合成革,剥离强度高出44%~19%。进一步证明,在高温高湿环境下,聚碳酸亚丙酯型聚氨酯胶黏剂和纺织布基之间具有很高的剥离强度,聚碳酸亚丙酯型胶黏剂具有良好的耐水解和耐热性能。
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