改性劑對水性聚氨酯粘結(jié)強度的影響
發(fā)布時間：2020-7-23
為了降低成本，改善WPU的粘結(jié)強度。人們常常使用物理方法和化學共聚改性方法。共混改性是將WPU與其他水性樹脂進行物理共混來獲得其功能化產(chǎn)品。共聚改性指的是物質(zhì)或材料之間發(fā)生化學反應，使得分子鏈或者物質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，其性能也得以改變。市場上經(jīng)常使用的改性劑有幾大類，如下。
(1）用有機硅改性
含有硅，分子結(jié)構(gòu)即有有機結(jié)構(gòu)特征，又有無機結(jié)構(gòu)特征的一類高分子化合物就是有機硅化合物。有機硅具備很多獨特地優(yōu)良性能，比如優(yōu)良的生物相容性，低表能，低溫下具有較好的柔順性，還可以作為偶聯(lián)劑，其作用機理是:有機硅偶聯(lián)劑分子含有烷氧基團，發(fā)生水解作用與無機界面鍵合;分子的另一部分含有活性基團，可以結(jié)合粘結(jié)劑。這樣，有機硅偶聯(lián)劑就將基板與膠粘劑相連接，粘結(jié)界面存在很強的化學鍵，從而提高了粘結(jié)層的粘結(jié)強度。因此，在WPU中添加有機硅偶聯(lián)劑，基材的表面性能得以改善，水性聚氨酯的粘結(jié)強度增加。擴大了水性聚氨酯的適用范圍。
選用共聚改性的方法，用丙烯酸丁酯和硅烷偶聯(lián)劑改性水性聚氨酯分散體。研究表明，測試水性聚氨酯的T型剝離強度，其剝離試樣粘結(jié)面均破壞，PUC薄片的剝離強度隨著硅烷偶聯(lián)劑質(zhì)量分數(shù)的增大而迅速提高，偶聯(lián)劑用量增加至8%，T型剝離強度取得峰值，是0.7N/cm一 1。用KH550做為改性劑，TDI當做硬鏈段，PBA-2000看做軟鏈段，擴鏈劑選用DEG，采用預聚法，制備WPU。研究表明，增加KH-550可以提高交聯(lián)度和復合膜的黏結(jié)強度。等采用聚二甲基硅氧烷與不同軟段的WPU共混，臨界表面張力稍微降低，與尼龍纖維的接觸角變小。其中聚二甲基硅氧烷與聚酯型WPU共混，接觸角的減小程度遠遠大于與聚醚類共混。這是因為尼龍表面具有疏水性，當與PDMS共混后，PDMS移向膜表面，使得表面容易潤濕，增強了與尼龍的粘結(jié)強度。把PDMS與聚酯聚醚類軟段(PEO ，PHMO，PTMO，PSCD)共聚研究表明聚二甲基硅氧(PDMS/聚乙烯(PHMO)與軟段共聚比沒有共聚的WPU的拉伸強度高。此外，將PDMS接入水性聚氨酯的軟鏈段中，達到高聚物分子軟鏈段引入硅元素，WPU初粘力得以提高。
(2)用環(huán)氧樹脂改性
環(huán)氧樹脂(EP)的特征是含有環(huán)氧基團，極性非常強，且不容易水解，高溫易降解。水性聚氨酯改性的環(huán)氧樹脂可以結(jié)合兩者的優(yōu)勢，提高粘接強度以及耐水和耐溶劑性。再次，環(huán)氧樹脂屬于多輕基化合物，能將分支點引入到水性聚氨酯的主鏈中，形成了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，獲得更好的性能。
用環(huán)氧樹脂(E-44）改性芳香族WPU。實驗中得出，環(huán)氧樹脂的用量對其性能有較大的影響。在一定界線內(nèi)，增加了環(huán)氧樹脂質(zhì)量分數(shù)，水性聚氨酯的膠膜的拉伸強度緩慢增加;環(huán)氧樹脂質(zhì)量分數(shù)快速增加時，水性聚氨酯的拉伸強度也增加較快。且EP=4%時，綜合性能較好。使用環(huán)氧樹脂(E-51)后擴鏈改性陰離子型WPU，并進行了性能測試，改性后，膠膜由未改性的16. 8MPa增加到32MPa。這可能是因為，EP-51是多官能團化合物，反應時，與乙二胺形成交聯(lián)，成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增大其拉伸強度。
(1）用有機硅改性
含有硅，分子結(jié)構(gòu)即有有機結(jié)構(gòu)特征，又有無機結(jié)構(gòu)特征的一類高分子化合物就是有機硅化合物。有機硅具備很多獨特地優(yōu)良性能，比如優(yōu)良的生物相容性，低表能，低溫下具有較好的柔順性，還可以作為偶聯(lián)劑，其作用機理是:有機硅偶聯(lián)劑分子含有烷氧基團，發(fā)生水解作用與無機界面鍵合;分子的另一部分含有活性基團，可以結(jié)合粘結(jié)劑。這樣，有機硅偶聯(lián)劑就將基板與膠粘劑相連接，粘結(jié)界面存在很強的化學鍵，從而提高了粘結(jié)層的粘結(jié)強度。因此，在WPU中添加有機硅偶聯(lián)劑，基材的表面性能得以改善，水性聚氨酯的粘結(jié)強度增加。擴大了水性聚氨酯的適用范圍。
選用共聚改性的方法，用丙烯酸丁酯和硅烷偶聯(lián)劑改性水性聚氨酯分散體。研究表明，測試水性聚氨酯的T型剝離強度，其剝離試樣粘結(jié)面均破壞，PUC薄片的剝離強度隨著硅烷偶聯(lián)劑質(zhì)量分數(shù)的增大而迅速提高，偶聯(lián)劑用量增加至8%，T型剝離強度取得峰值，是0.7N/cm一 1。用KH550做為改性劑，TDI當做硬鏈段，PBA-2000看做軟鏈段，擴鏈劑選用DEG，采用預聚法，制備WPU。研究表明，增加KH-550可以提高交聯(lián)度和復合膜的黏結(jié)強度。等采用聚二甲基硅氧烷與不同軟段的WPU共混，臨界表面張力稍微降低，與尼龍纖維的接觸角變小。其中聚二甲基硅氧烷與聚酯型WPU共混，接觸角的減小程度遠遠大于與聚醚類共混。這是因為尼龍表面具有疏水性，當與PDMS共混后，PDMS移向膜表面，使得表面容易潤濕，增強了與尼龍的粘結(jié)強度。把PDMS與聚酯聚醚類軟段(PEO ，PHMO，PTMO，PSCD)共聚研究表明聚二甲基硅氧(PDMS/聚乙烯(PHMO)與軟段共聚比沒有共聚的WPU的拉伸強度高。此外，將PDMS接入水性聚氨酯的軟鏈段中，達到高聚物分子軟鏈段引入硅元素，WPU初粘力得以提高。
(2)用環(huán)氧樹脂改性
環(huán)氧樹脂(EP)的特征是含有環(huán)氧基團，極性非常強，且不容易水解，高溫易降解。水性聚氨酯改性的環(huán)氧樹脂可以結(jié)合兩者的優(yōu)勢，提高粘接強度以及耐水和耐溶劑性。再次，環(huán)氧樹脂屬于多輕基化合物，能將分支點引入到水性聚氨酯的主鏈中，形成了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，獲得更好的性能。
用環(huán)氧樹脂(E-44）改性芳香族WPU。實驗中得出，環(huán)氧樹脂的用量對其性能有較大的影響。在一定界線內(nèi)，增加了環(huán)氧樹脂質(zhì)量分數(shù)，水性聚氨酯的膠膜的拉伸強度緩慢增加;環(huán)氧樹脂質(zhì)量分數(shù)快速增加時，水性聚氨酯的拉伸強度也增加較快。且EP=4%時，綜合性能較好。使用環(huán)氧樹脂(E-51)后擴鏈改性陰離子型WPU，并進行了性能測試，改性后，膠膜由未改性的16. 8MPa增加到32MPa。這可能是因為，EP-51是多官能團化合物，反應時，與乙二胺形成交聯(lián)，成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增大其拉伸強度。
相關(guān)推薦
