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水性聚氨酯粘接分子极性的影响
发表于:14年07月04日  分类:行业知识  浏览

水性聚氨酯粘接分子极性的影响

WPU 的粘接性能依赖于其分子链中含有极性强、化学活泼性高的氨酯基、脲键和酯键等基团,它们使整个WPU 大分子具有强极性,能与含有活泼氢的材料形成优良的化学粘结力。另外,分子链段中的极性基团与被粘材料之间产生的氢键作用还能够使粘接更加牢固。研究发现,适当地增加极性基团( 氨酯键、脲键、离子键等) ,可以提高WPU的极性,进而增强与极性基材和多孔性基材的粘接性能。

1. 1 改变软链段结构

以甲苯二异氰酸酯( TDI) 和聚醚( PPG) 、聚酯多元醇为主要原料合成了WPU,研究了不同类型软段对粘接性能的影响。研究结果表明,聚酯型WPU 的粘接性能比聚醚型WPU 的好。这是由于酯基的极性比醚基强,聚酯型WPU 分子链的极性比聚醚型WPU 的大,分子间相互作用力大,具有更高的键间吸引力,因而表现出更高的粘接性能。

先用二羟甲基丙酸( DMPA) 与己内酯反应,合成了含羧基的聚己内酯二元醇,再以这种含羧基的聚酯二元醇和4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯( MDI) 为主要原料,合成了一系列的软段含羧酸离子的WPU,研究了软段含羧基的WPU 对粘接强度的影响。研究结果表明,将羧基引入WPU 胶粘剂的软段,可以赋予WPU 胶粘剂较高的粘接强度。这是因为羧基属于极性基团,随着极性基团含量的增加可以明显提高对极性材料的粘接力。

1. 2 调节R 值

分别以聚醚多元醇和TDI 为主要原料合成了WPU 乳液,研究了R 值( nNCO /nOH比值) 对粘接性能的影响。研究结果表明,剥离强度随着R 值的增大逐渐增大,之后略有下降。因为R 值增大,NCO 含量增加,极性基团如氨基甲酸酯、脲基等的含量增大,与金属表面以各种化学键或次价键作用的粘接力增强,T 剥离强度增加; 但NCO 含量过高,极性基团含量太多会约束聚合物链段的活动和扩散力,从而降低粘接力,导致剥离强度下降。

1. 3 提高亲水扩链剂的含量

以异佛尔酮二异氰酸酯( IPDI) 和PPG 为主要原料合成了羧酸型WPU,研究了亲水扩链剂的含量对粘接强度的影响。研究发现,通过增加亲水扩链剂DMPA 的含量,WPU 的剥离强度先增加达到最大值之后,随DMPA 含量的增加而下降。这是因为DMPA 中的羧基COO—具有较强的极性,能与基材表面的极性基团形成氢键,形成粘接强度较大的结头,从而增大剥离强度; 但过高的DMPA 含量致使分子链运动困难反而不利于剥离强度的提高。

1. 4 增加扩链剂乙二胺的含量

以IPDI 和聚四亚甲基二醇( PTMG)及DMPA 为主要原料制备了WPU 乳液,研究了扩链剂乙二胺( EDA) 对WPU 粘接性能的影响。研究结果表明,随着EDA 用量的增加,WPU 的粘接性能有一定程度的提高。因为EDA 含量增加,使得硬段含量也随之增加,并产生了更多的氨基甲酸酯键和脲键,有利于增加分子的内聚力,因而提高了粘接强度。

1. 5 增加硬链段含量

以IPDI 和聚酯多元醇为主要原料,用预聚混合法合成了脂肪族阴离子WPU 乳液,研究了硬段含量对WPU 粘接性能的影响。研究结果表明,硬段含量的适当增加,WPU 的粘接性能明显提高。这主要是因为硬段含量增加使分子结构中成氢键的极性基团如脲键、氨酯键增多,分子间氢键作用增强,提高了分子间的相互作用。

 

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