１． １ 材料与设备

主要材料：聚醚多元醇，ＡＲ，兀仪新材料；二苯基甲烷二异氰酸酯（Ｍ

ＤＩ），ＡＲ，吉鑫益邦生物科技；１，４⁃丁二醇（ＢＤＯ），ＡＲ，文成化工；二月桂酸二丁基锡（ＤＢＴＤＬ），ＡＲ，吉业升化工；丙酮，ＡＲ，玖丰隆化工；二甲基甲酰胺，ＡＲ，千祥化工；甲基吡咯烷酮，ＡＲ，宙合化工；三乙醇胺，ＡＲ，金晟新材料。

主要设备：ＸＬ － ＫＨ５０ 型拉力试验机（禧隆设备）；ＹＧ － ＰＵＲ 型 ＰＵＲ 热熔胶复合机（宏远轻化设备）；ＳＣ － ＴＧＡ１１５０型热重分析仪 （ 三创设备）；ＨＭ － ３０２０ 型 红 外 光 谱 仪 （ 恒 美 电 子 科 技 ）；ＬＸ － Ｄ － ２型邵氏硬度计（高鑫仪器）。

１． ２ 试验方法

１． ２． １ 聚氨酯预聚体的制备

（１）将聚醚多元醇放入真空干燥箱中进行真空脱水处理，脱水温度和时间分别为 １２０ ℃和 ６０ ｍｉｎ；

（２）加入计量 ＭＤＩ 和催化剂 ＤＢＴＤＬ，６０ ℃初聚合 １ ｈ；

（３）加入扩链剂 ＢＤＯ 和适量丙酮继续搅拌反应 １ ｈ；

（４）反应结束后，放入二甲基甲酰胺的甲基吡咯烷酮溶液（质量比 １∶ １），将温度降至 ４０ ℃ 后，放入计量三乙醇胺中和反应，反应时间为 ４ ｈ，得到聚氨酯预聚体。

１． ２． ２ 聚氨酯粉末胶粘剂的制备

（１）将聚氨酯预聚体置于 １５ ℃ 环境，加入分散液 进 行 搅 拌 熟 化， 搅 拌 转 速 和 时 间 分 别 为８ ０００ ｒ／ ｍｉｎ和 ６０ ｍｉｎ；

（２）减压过滤后，将过滤产物放入电热烘箱内进行干燥处理，干燥温度为 ３５ ℃ ，得到白色聚氨酯粉末胶粘剂。

１． ３ 性能测试

１． ３． １ 剥离强度测试

参照 ＧＢ ／ Ｔ ５３２—２００８ 标准，通过 ＸＬ － ＫＨ５０型拉力试验机对材料剥离强度进行测试［６⁃７］ 。

（１）提前对橡胶进行表面处理，然后在经过处理的橡胶表面均匀铺上聚氨酯粉末胶粘剂，在压力为 ２ ＭＰａ 的压力作用下进行热熔处理，热熔时间为１０ ｓ；

（２） 将铺有胶粘剂的橡胶置于室温条件下放置，放置时间为 ２５ ｍｉｎ，通过拉力试验机对胶粘剂的初期 剥 离 强 度 进 行 测 试， 拉 力 机作 用 速 率 为１００ ｍｍ ／ ｍｉｎ；

（３）将铺有胶粘剂的橡胶置于室温条件见放置２４ ｈ，对其后期剥离强度进行测试。

１． ３． ２ 施胶温度测试

将聚氨酯粉末胶粘剂均匀铺设在经过处理的橡胶上，然后置于 ＹＧ － ＰＵＲ 型 ＰＵＲ 热熔胶复合机上，根据粉末胶的熔化情况确定施胶温度。

１． ３． ３ 热稳定性测试

按照 ５０ ｍＬ ／ ｍｉｎ 的 速 率 将 氮 气 通 入 ＳＣ －ＴＧＡ１１５０ 型热重分析仪中，使得整个反应在氮气气氛条件下进行。 按照 １０ ℃ ／ ｍｉｎ 的升温速率将温度从 ３０ ℃提升至 ８００ ℃ ，通过样品

质量变化对材料热稳定性进行研究。

１． ３． ４ 红外光谱测试

通过红外光谱仪对粉末胶粘剂官能团进行测试。

１． ３． ５ 其他性能测试

将粉末胶粘剂与催化剂熔融混合后固化，在常温阴凉处放置，时间为 １４ ｄ，然后对胶粘剂其他性能进行测试。

拉伸强度、撕裂强度、回弹率伸长率：通过拉力试验机进行［８⁃９］。

硬度：通过邵氏硬度计进行测试［１０⁃１１］。

２． １ 预聚体软硬段质量比优化

在聚氨酯预聚体中，软段为聚醚多元醇，硬段为ＭＤＩ、ＤＢＴＤＬ 和ＢＤＯ。 通过固定硬段用量，改变软段用量，进而对软硬段比例进行调节，观察软硬段质量比对预聚体造粒的影响，结果见表 １。

由表 １ 可知，当软硬段质量比过大时，聚氨酯预聚体自身具备较大的黏度，亲水扩链反应无法均匀进行，预聚体无法正常分散［１２⁃１３］。随预聚体软硬段质量比的降低，预聚体的分散效果得到明显的优化。当预聚体软段和硬段质量比降低至 ３． ０∶ １时，预聚体表现出较好的分散性，粒径范围为 １００ ～ １８０ 目。继续降低预聚体质量比至 ２． １∶ １时，预聚体中硬段含量过多，—ＮＣＯ基团剩余含量过多，增加了造粒过程中的极性键，使得预聚体储存稳定性变差［１４］。 综上，选择适合的预聚体软硬段质量比为 ３． ０∶ １。

２． ２ 胶粘剂配比优化

２． ２． １ Ｒ 值优化

Ｒ 值为—ＮＣＯ 基团与—ＯＨ 基团的摩尔比，其对胶粘剂性能的影响见表 ２。

由表 ２ 可知，Ｒ 值越大，胶粘剂的施胶温度越高，当 Ｒ 值达到 １．５０ 时，胶粘剂的施胶温度已经超过了 １５０ ℃ ，在实际应用过程中，无法达到施胶条件，因此不再进行下一步测试。 同时还能从表 ２ 中观察到， 随 Ｒ 值的增加，胶粘剂的剥离初期剥离强度和后期剥离强度均有一定上升。 所有 Ｒ 值条件下制备的胶粘剂强度均满足市场对跑道用胶粘剂初期剥 离 强 度 超 过 ３０ Ｎ／ ｃｍ， 后 期 剥 离 强 度 超 过４０ Ｎ／ ｃｍ的要求。 由于 Ｒ 值越高，施胶温度也越高，对施胶的要求也越高，综合胶粘剂的施胶温度和剥离强度，选择适合的 Ｒ 值为１． １７，此时施胶温度为８５ ℃ ，初期剥离强度为７０． ４ Ｎ／ ｃｍ，后期剥离强度为１２４ Ｎ／ ｃｍ。

２． ２． ２ 分散液种类优化

试验共选择 ４ 种分散液，观察分散液对聚氨酯胶粘剂形态和成粒过程的影响，结果见表 ３。由表 ３ 可知，以液体石蜡作为分散液时，预聚体只有较少的颗粒出现。 而以水作为分散液时，聚氨酯预聚体出现溶胀发白的情况，在一般条件下不形成颗粒。 二者间出现明显的相分离，必须通过低温高速切割才能形成颗粒。 以正丁醇作为分散液时，聚氨酯预聚体出现大量的颗粒，但颗粒的柔软度较高，使其互相粘结，对其分散性能产生影响［１７］。 而选择纳米级聚氟化乙烯丙烯分散液（ＦＥＰ）时，聚氨酯预聚体产生大量的白色细颗粒，且颗粒间不互相粘结，表现出良好的分散效果，在经过熟化处理后变硬，经过过滤烘干处理后，得到聚氨酯粉末胶粘剂。

２． ２． ３ 中和处理的影响

表 ４ 为中和处理对胶粘剂的影响。

由表 ４ 可知，经过中和处理后的聚氨酯胶粘剂施胶温度明显降低，剥离强度明显增加，热稳定性也得到了明显提升。 出现以上变化的主要原因为预聚体经过三乙醇胺中和后，促进了分散液中的活性基团与—ＣＯＯ － 的作用，使—ＣＯＯ

－ 被封闭，施胶温度降低。 在熔融施胶的过程中，被封闭的—ＣＯＯ－ 更易与基 材 发 生 作 用， 因 此 剥 离 强 度 得 到 明 显 增加［１８⁃１９］。 同时，三乙醇胺在体系内可以发挥成盐剂的作用，对预聚体在分散液中参与下一步聚合反应有积 极 的 作 用， 增 强 了 聚 氨 酯 胶 粘 剂 的 热 稳定性［２０］ 。

２． ３ 红外光谱分析

以聚氨酯预聚体为对比，对聚氨酯粉末胶粘剂特征峰变化进行表征，结果见图 １。

由图 １ 可知，２ 种材料的红外曲线变化基本一致。 对比聚氨酯预聚体红外曲线和聚氨酯粉末胶粘剂红外曲线，胶粘剂红外曲线在 ２ ２８０ ～ ２ ２６０ ｃｍ－ １处出现—ＮＣＯ 振动引起的细微波动。 这说明在分散制粉时，残余的—ＮＣＯ 基团发生了进一步聚合，完全参与了反应。

２． ４ 其他基础性能测试

由于本试验制备的聚氨酯粉末胶粘剂主要用于体育塑胶跑道，因此对其基础性能也有一定的要求。参照 ＧＢ ３６２４６—２０１８ 标准对胶粘剂基础性能进行表征，结果见表 ５。

由表 ５ 可知，聚氨酯粉末胶粘剂拉伸强度为７． ２ ＭＰａ，撕裂强度为 １１． ８ ＭＰａ， 断裂伸 长 率 为１１０％ ，硬度为５０ ＨＡ，回弹率为３８％ ，各项指标均满足ＧＢ ３６２４６—２０１８ 标准要求，可以在体育塑胶跑道发挥作用。