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期刊专利论文

塑胶跑道用聚氨酯粉末胶粘剂的配比优化及性能研究

来源:林中祥胶粘剂技术信息网2024年06月23日

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来源:粘接

2024年3月第51卷第3期

 

摘要
 
。 。 为 3. 0∶ ,—NCO 基团OH 基团的摩尔比R 为 . 1三乙进行中和后备的聚氨酯粉末胶粘剂最佳5 ℃ 
离强度为 70. 4 N/ cm后期剥离强度为 124 N/ cm拉伸强度为 7. 2 MPa撕裂强度为 11. 8 MPa10% 硬度为 50 HA回弹率为 38% 各项指标均满足 GB 362462018 标准要求可以在体育塑胶跑道发挥作用。

 

关键词
 
塑胶跑道聚氨酯粉末环保胶粘剂预聚体配比优化
引言
 
在使中易使健康带来不良影响。 用胶粘剂对提升塑的跑道的安全性有重要意义对此部分学者也进塑胶跑道用胶粘剂[1] 。 了研究2]。 聚氨酯胶粘。 了一种改性的。 学者的研究为塑胶跑道胶粘剂性能的优化提些参考。 试验以文献[5制备了一种聚氨酯粉末胶粘用的胶粘剂的发展提供参考
 
1.实验部分

1. 1 材料与设备

主要材料聚醚多元醇,AR兀仪新材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成化工二月桂酸二丁基锡(DBTDL),AR业升化工丙酮,AR,玖丰隆化二甲基甲酰胺,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);YG - PUR 型 PUR 热熔胶复合机远轻化设);SC - TGA1150型热重分析仪 ( 三创设;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聚醚多元醇放入真空干燥箱中进行真空脱水处理水温度和时间分别为 120 ℃和 60 min;

 

(2)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质量比 ∶ 1),将温度降至 40 ℃ 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)聚氨酯预聚体置于 5 ℃ 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 5 ℃ ,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 L - 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.结果与讨论

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 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水扩链反应无法均匀进行聚体无法正常分散[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预聚体表现出较好的分散性粒径范围为 100 ~ 180 继续降低预聚体质量比至 2. 1∶ 1预聚体中硬段含量过多,—NCO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]。 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 优化

R NCO 基团与—OH 团的摩尔比对胶粘剂性能的影响见表 

 

 

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 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, 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。 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 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)酯预聚体产生大量的白色细颗粒颗粒间不互相粘结现出良好的分散效果经过熟化处理后变过过滤烘干处理后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

 

 

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。 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,撕裂强为 1. 8 , 伸 长 率 10% 度为0 H% B 6246—2018 挥作用。

 

3.结语
 
预聚体软段和硬为 . ∶ 体表现良好的分散性
 
当 R 为 1. 7 剂施胶度为 85 ℃ 期剥为 . 4 / cm后期剥离强度为 124 N/ cm满足体育塑强度 30 ~ 40 N/ cm
 
择纳米级聚氟乙烯丙烯分散液时氨酯预体产生大量的白色细颗粒且颗粒间不粘结分散效果良好
 
经过三乙醇胺中和处理后的聚氨酯胶粘剂施胶温得 明显降低
 
(5)红外光谱中可观察到—NCO 基团的特征吸。 CO 了进
 
为 7. 2 a,裂强度为 1. 8 MPa,断裂伸长率为 110% ,50 HA回弹率为 8% ,各项指标均满足GB 36246—2018 准要求在体育塑胶跑道发挥作用

 

 
 
为方便阅读,本文移除了脚注。如有需要,请参阅《粘接 2024年3月第51卷第3期 END

 

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