擴鏈劑結構和含量對水性聚氨酯粘結強度的影響
發(fā)布時間:2020-7-1
擴鏈劑的結構會影響水性聚氨酯的粘結強度。擴鏈劑按結構可分為胺類和醇類擴鏈劑兩大類。其中胺類擴鏈劑主要有乙二胺(EDA),二亞乙基三胺,3,3一二氯-4,4一二氨基二苯基甲烷二胺(MOCA);醇類擴鏈劑包括BDO,一縮二乙二醇,己二醇CHD),三輕甲基丙烷(TMP)。親水性擴鏈劑可分為三類,分別為陰離子型擴鏈劑,陽離子型擴鏈劑或非離子型擴鏈劑。其中,DMPA屬于梭酸型擴鏈劑,乙二胺基磺酸鈉屬于磺酸型擴鏈劑,它們又都是陰離子擴鏈劑;二亞乙基三胺屬于陽離子擴鏈劑。

高,耐熱性能較佳,粘結強度更突出。原因是胺類擴鏈劑能與異氰酸酯發(fā)生化學反應生成脲鍵,而醇類擴鏈劑與異氰酸酯發(fā)生化學反應生成的是氨酯鍵。脲鍵的極性大于氨酯鍵,那么添加胺類擴鏈劑可提高脲鍵的含量,從而增加了WPU的極性,最終增加水性聚氨酯的粘接強度。例如,在擴鏈過程中,加入乙二胺(EDA),反應生成脲基的同時,亞氨基全部與脲基迅速反應,形成氨酯脲硬段。而如果加入1,4一丁二醇(BDO,那么在WPU的分子結構中可形成氨酯硬段。根據(jù)資料可知,氨酯基的內聚能是3 6. 3 kl/mol 。脲基的內聚能為47. 9KJ/mol,顯然EDA擴鏈制備的水性聚氨醋的粘結強度高與BDO擴鏈制備的水性聚氨酯。
首先,在水性聚氨酯膠粘劑體系中,如果增加了親水擴鏈劑的含量,那么其相應的粘結強度也會增強。原因是由于親水擴鏈劑含量增加,水性聚氨酯體系中羧基的含量增加,而羧基容易與H作用產(chǎn)生氫鍵,也就是說主鏈中增強了氫鍵作用,內聚力也得以提高,最終導致粘結強度增強。但是體系中并不是親水擴鏈劑含量越多越好,這個是因為水性聚氨酯乳液中,親水擴鏈劑含量太高,聚合物的硬段含量過高,這樣容易導致分子鏈運動困難,對增大粘接強度產(chǎn)生不利的影響。其次,在聚氨酯體系中,如果增加親水擴鏈劑的用量,那么它的粘度增加。這主要是由于粘度在很大程度上受到雙電層的電凝滯效應影響。根據(jù)洛倫茲Lorentz的雙電層理論,在分散過程中,預聚物聚集成核,其中分子鏈中含有親水基團的一端朝向水中,位于粒子表面;分子鏈含有疏水基團的一端卷曲,朝向粒子內部。體系中含有很多正負電荷,由于分子的熱運動,這樣在粒子表面就產(chǎn)生了所謂的雙電層,產(chǎn)生了電動勢。而恰恰是這個電動勢阻止了粒子之間的互相靠近。若親水單體增加,高聚物分子鏈中離子基團必然增加,電動勢增大,粒子之間的排斥力增強,以致粘度增加。
以擴鏈劑用量對聚酯WPU膠粘劑的粘結強度的影響為研究目的。選用二輕甲基丙酸(DMPA)做為擴鏈劑,研究顯示,DMPA含量對膠膜的粘結強度有一定的影響。在一定范圍內,粘結強度的值隨親水基團質量分數(shù)的提高而迅速升高。
選用六甲氧甲基二聚氰胺(HMMX)作為交聯(lián)劑,PTMG為軟段,HMDI作為硬鏈段,DMPA是親水基團,用預聚物合成法制備脂肪族聚氨酯。HMMX含有六個甲氧基,并在反應過程中發(fā)生交聯(lián)反應,從而增強了其粘結強度。并且HMMX含量增加,粘結強度增加。在固化溫度為100 ℃,壓力為15 kgf/cm2, w(HMMX)=8.46%時,粘結強度達到最大值,約為13 .4 kgf/cm。
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