擴(kuò)鏈劑結(jié)構(gòu)和含量對水性聚氨酯粘結(jié)強(qiáng)度的影響
發(fā)布時(shí)間：2020-7-1
擴(kuò)鏈劑的結(jié)構(gòu)會(huì)影響水性聚氨酯的粘結(jié)強(qiáng)度。擴(kuò)鏈劑按結(jié)構(gòu)可分為胺類和醇類擴(kuò)鏈劑兩大類。其中胺類擴(kuò)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(kuò)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(kuò)鏈劑可分為三類，分別為陰離子型擴(kuò)鏈劑，陽離子型擴(kuò)鏈劑或非離子型擴(kuò)鏈劑。其中，DMPA屬于梭酸型擴(kuò)鏈劑，乙二胺基磺酸鈉屬于磺酸型擴(kuò)鏈劑，它們又都是陰離子擴(kuò)鏈劑;二亞乙基三胺屬于陽離子擴(kuò)鏈劑。
高，耐熱性能較佳，粘結(jié)強(qiáng)度更突出。原因是胺類擴(kuò)鏈劑能與異氰酸酯發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成脲鍵，而醇類擴(kuò)鏈劑與異氰酸酯發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成的是氨酯鍵。脲鍵的極性大于氨酯鍵，那么添加胺類擴(kuò)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(qiáng)度。例如，在擴(kuò)鏈過程中，加入乙二胺(EDA)，反應(yīng)生成脲基的同時(shí)，亞氨基全部與脲基迅速反應(yīng)，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(jié)構(gòu)中可形成氨酯硬段。根據(jù)資料可知，氨酯基的內(nèi)聚能是3 6. 3 kl/mol 。脲基的內(nèi)聚能為47. 9KJ/mol，顯然EDA擴(kuò)鏈制備的水性聚氨醋的粘結(jié)強(qiáng)度高與BDO擴(kuò)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?dāng)U鏈劑的含量，那么其相應(yīng)的粘結(jié)強(qiáng)度也會(huì)增強(qiáng)。原因是由于親水?dāng)U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(qiáng)了氫鍵作用，內(nèi)聚力也得以提高，最終導(dǎo)致粘結(jié)強(qiáng)度增強(qiáng)。但是體系中并不是親水?dāng)U鏈劑含量越多越好，這個(gè)是因?yàn)?/span>水性聚氨酯乳液中，親水?dāng)U鏈劑含量太高，聚合物的硬段含量過高，這樣容易導(dǎo)致分子鏈運(yùn)動(dòng)困難，對增大粘接強(qiáng)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(kuò)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(yīng)影響。根據(jù)洛倫茲Lorentz的雙電層理論，在分散過程中，預(yù)聚物聚集成核，其中分子鏈中含有親水基團(tuán)的一端朝向水中，位于粒子表面;分子鏈含有疏水基團(tuán)的一端卷曲，朝向粒子內(nèi)部。體系中含有很多正負(fù)電荷，由于分子的熱運(yùn)動(dòng)，這樣在粒子表面就產(chǎn)生了所謂的雙電層，產(chǎn)生了電動(dòng)勢。而恰恰是這個(gè)電動(dòng)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(tuán)必然增加，電動(dòng)勢增大，粒子之間的排斥力增強(qiáng)，以致粘度增加。
以擴(kuò)鏈劑用量對聚酯WPU膠粘劑的粘結(jié)強(qiáng)度的影響為研究目的。選用二輕甲基丙酸(DMPA)做為擴(kuò)鏈劑，研究顯示，DMPA含量對膠膜的粘結(jié)強(qiáng)度有一定的影響。在一定范圍內(nèi)，粘結(jié)強(qiáng)度的值隨親水基團(tuán)質(zhì)量分?jǐn)?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(tuán)，用預(yù)聚物合成法制備脂肪族聚氨酯。HMMX含有六個(gè)甲氧基，并在反應(yīng)過程中發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，從而增強(qiáng)了其粘結(jié)強(qiáng)度。并且HMMX含量增加，粘結(jié)強(qiáng)度增加。在固化溫度為100 ℃，壓力為15 kgf/cm2, w(HMMX）=8.46%時(shí)，粘結(jié)強(qiáng)度達(dá)到最大值，約為13 .4 kgf/cm。
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