湿固化聚氨酯热熔胶的合成及性能研究

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湿固化聚氨酯热熔胶(PUR)是一种几乎无溶剂、无小分子挥发的环保型胶黏剂,施胶后冷却形成初始粘接强度,后期又可通过湿固化形成交联结构,获得较高的粘接强度。本论文以聚酯或聚酯与聚醚混合的二元醇和二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为原料合成了湿固化聚氨酯热熔胶,合成过程中添加了催化剂、增塑剂和钛白粉。具体研究内容如下:(1)以结晶型聚酯、液态聚酯、无定形聚酯二元醇和MDI为原料,制备了不同种类的聚酯型湿固化聚氨酯热熔胶,探讨了热熔胶的合成条件,采用FT-IR、TGA、高温粘度计和万能材料试验机对热熔胶进行了表征和性能测试,研究了不同种类的聚酯对热熔胶开放时间、定位时间、初始粘接强度和熔融黏度的影响,以及液态聚酯二元醇对结晶型聚酯合成的热熔胶性能的影响。实验表明:较为合适的反应条件为:-NCO和-OH的摩尔比为2.2,反应温度为120℃,反应时间为45 min;由结晶型聚酯二元醇制备的热熔胶熔融黏度较小,初始粘接强度较大,开放时间比较短;单独使用液态聚酯制备的热熔胶常温质软,熔融黏度为55000 m Pa.s,初始粘接强度为0.4 MPa,开放时间大于9 hrs;液态聚酯与结晶型聚酯混合使用时,随着液态聚酯用量的增加,热熔胶的初粘不断下降,开放时间不断延长,当液态聚酯添加量达到30%时,固化胶膜的断裂伸长率和拉伸强度都比较大,分别为1800%,28 MPa;无定形聚酯制备出的热熔胶熔融黏度最大,开放时间只有1 s,在制备较低熔融黏度和较长开放时间的热熔胶时,不适合作为主要的原料。(2)以结晶型聚酯、聚丙二醇和MDI为原料,制备了聚酯-聚醚混合型湿固化聚氨酯热熔胶,探讨了聚醚的加入对热熔胶开放时间、熔融黏度和初始粘接强度等性能的影响,以及催化剂对热熔胶固化速率和表干时间的影响,同时,研究了增塑剂对热熔胶性能的影响,以及合适的填料及其用量。结果如下:聚醚的加入,使热熔胶的熔融黏度和剪切强度有所降低,固化胶膜的柔韧性有所提高,合适的聚醚的添加量在30%以内;合适的催化剂种类为双吗啉二乙基醚,用量为0.3%;在聚酯与聚醚比例为7:3的基础上,增塑剂的添加量要控制在10%以内,钛白粉或重质碳酸钙可以用作填料,但其添加量要控制在20%以内。(3)把制备的湿固化聚氨酯热熔胶用于粘接PVC膜和铝板,并与国内市场性能较为优异的包覆用湿固化聚氨酯热熔胶进行比较得出:二者的综合性能相当,但我们所制备的热熔胶具有成本较低、黏度较小和开放时间可调的特点,具有一定的市场潜在价值。
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