双组份水性聚氨酯胶粘剂的制备及性能研究

摘要

聚氨酯是近年来使用较多性能突出的一类新兴材料,因其综合性能卓越而被广泛应用于机动车制造、冰箱制造、土木建筑和鞋类加工等领域。随着国家“十二五计划”中对节能减排任务的提出,聚氨酯这种节能、环保的新兴材料将获得更大的发展空间和应用市场。在2012年初,中国石油和化工联合会发布了《聚氨酯工业“十二五”发展规划建议》,建议重点提出于2015年末,我国的聚氨酯产业规模将达到年产900万至1000万吨级别,并要求不断加快聚氨酯产业结构调整,促进产业升级,开发高技术含量高性能产品,努力使产品达到国际高端化水平,形成布局合理、低碳高效、环境友好的聚氨酯工业体系。本文合成了一系列双组份水性聚氨酯胶粘剂,并利用先进的仪器设备对其结构与性能之间的关系进行了深入的研究,同时进行了实际应用,对应用条件进行优化,希望达到较好的实际应用效果。本论文主要内容如下:
　　 (1)本实验合成了羟基聚氨酯一丙烯酸酯复合乳液(PUA)并由异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和聚乙二醇单甲醚(MPEG)合成了水性固化剂,二者组成了的双组份水性聚氨酯胶粘剂。固化剂合成过程中采用傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)对其结构变化进行分析,采用氢谱核磁共振对固化剂最终结构进行表征。利用流变仪和透射电镜(TEM)对双组份胶粘剂乳液的固化行为和乳液形态及稳定性进行研究。并对胶粘剂的初粘性、剥离强度、耐热性以及固化温度的测试分析,对胶膜的机械性能和热力学性能测试分析,结果表明PA含量为15%,固化剂加入量为8%时得到稳定性、涂膜硬度、韧性、耐溶剂较优胶粘强度可达到6.7N/mm的水性聚氨酯材料。
　　 (2)本实验先由甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚己内酯二醇(PCL)和二羟甲基丙酸(DMPA)反应制备水性聚氨酯预聚体,然后将Dispercoll.U54作为外乳化剂,制备高固含量为55%的WPU乳液。制备出新型的性能较佳的的高固含量阴离子水性聚氨酯乳液。讨论了高固含量聚氨酯乳液的粒径分布和固化剂对高固含量聚氨酯胶膜耐水性、力学性能、热稳定性及结晶度的影响。当时w(固化剂)占PU质量的4.0%时,胶膜拉伸强度达到30.3MPa、吸水率为17.2%、吸乙醇率为10.9%、与水接触角为69.6°、Taax(最快分解温度)为301.5℃、结晶度为1.10%。