原料及配方对单组分聚氨酯胶粘剂性能的影响

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1、原料及配方对单组分聚氨酯胶粘剂性能的影响2005-05-14,这篇文章已被点击：520次 刘锦春 范敏 何丽霞（青岛科技大学高分子科学与工程学院 ）     摘要 以不同性质的聚醚多元醇（210,220,330,3050),TDI等为主要原料，分别采用一步法和预聚物法合成单组分聚氨酯胶粘剂，并用该胶粘结橡胶粉压制成铺垫材料。研究了不同多元醇、各多元醇的不同配比、合成工艺及不同异氰酸酯指数等因素对橡胶粉粘接料（以下简称粘接料）的影响。结果表明：以220和3050的1:1混合物，TDI为主要原料，用预聚物法合成的游离NCO含量为5%的单组分聚氨酯，其拉伸强度、扯断伸长率、耐水性、耐热

2、性等均能满足橡胶粉粘结料的性能要求。     关键词 聚氨酯胶粘剂!单组分!湿固化!橡胶粉聚氨酯胶粘剂开发于20世纪40年代，80年代以后发展很快。通过调节其原料及配方，可设计出用途不同和粘接不同材料的聚氨酯胶粘剂，至今已成为品种繁多、应用广泛的一类胶粘剂。双组分胶粘剂混合和计量比较麻烦，往往容易出现配比差错，影响使用性能，价格也较高[1]，而单组分聚氨酯胶粘剂不含溶剂，固化时不排出有害气体，粘度较低、施工容易、适用期长。     湿固化聚氨酯粘合剂中含有活泼的NCO基团，当暴露于空气中吸附湿气或与含有活泼氢的材料接触时，胶粘剂中的/01与微量水或活泼氢反应，形成脲键结构。   

3、  本文主要研究用于粘接橡胶粉的单组分湿固化聚氨酯胶粘剂中原料、配方等对胶粘剂性能的影响。     1实验部分     1.1主要原料     聚醚多元醇：210、220、330上海高桥石化公司，工业级；     甲苯二异氰酸酯，BAYER公司，工业级；     40目橡胶粉，青岛绿叶橡胶有限公司，工业级；     其他原料均为工业级。     1.2单组分湿固化聚氨酯胶粘剂的制备工艺     1.2.1一步法     聚醚多元醇与异氰酸酯直接混合，并加入计量好的其他助剂快速搅拌均匀，制得胶粘剂。     1.2.2预聚物法     在装有搅拌器、温度计的三口烧瓶中，加入定量聚醚

4、多元醇，在100-120℃，真空脱水至无气泡，降温至60℃以下，加入计量好的TDI，缓慢升温至80℃，保温反应2h左右，脱气至无气泡，得到预聚体，加入计量好的其他助剂快速搅拌均匀，密封保存。     1.2.3试片的制备称取一定量的橡胶粉，与适量的胶粘剂搅匀，注入到预热的模具中，在平板硫化机上硫化，得试样，放置1周后进行测试。     1.3测试标准及方法     1.3.1常规物理性能邵氏A硬度按GB/T531-1999方法测试；拉伸强度及伸长率按GB/T528-1998方法测试；回弹性按GBT1681-1991方法测试。     1.3.2老化性能测试耐水性实验 选用同一配方

5、的试样制成几组试片，室温下，将其放入水中，经不同浸泡时间取出试片测试性能，测试方法同常规物理性能测试。耐热性实验 选用同一配方的试样制成几组试片，将其放入热老化箱，温度为100℃，经不同时间加热后，取出测试性能，测试方法同常规物理性能测试。      2结果与讨论     2.1聚醚多元醇类型对被粘材料性能的影响聚醚多元醇是制备聚氨酯胶粘剂中用量最多的原料之一，多元醇的种类对胶粘剂的物理性能和工艺性能起决定作用。通常环氧丙烷聚醚价格较低，制得的胶粘剂粘度较低，工艺性能较好，适于制备物性要求较低的胶粘剂。分别以聚醚多元醇210、220、330、3050和TDI为原料，采用预聚物法合

6、成游NCO为6%的胶粘剂。胶粘剂与橡胶粉混合均匀，加压硫化后，所得试样的常规物理机械性能如表1所示。      由表1可知，由210和220制得的试样硬度，拉伸强度等基本接近，但强度较差。而330与3050制得的胶粘剂拉伸强度高，且由210制得试样的断裂伸长率，拉伸强度比330要大。其原因主要是330和3050为三官能度，反应形成体型网络结构，交联密度大。随分子质量增大，聚氨酯中软段变长，故硬度和拉伸强度变小，回弹增大。而210，220为二官能度，制得交联产物是线性的，反应形成交联密度低，粘接力小，拉伸强度较低。     2.2聚醚多元醇配比对被粘材料物理机械性能的影响     

7、 2.2.1210/330-TDI体系采用三官能度的聚醚制得的胶粘剂性能较好，但由于胶粘剂分子中三官能度含量高，导致胶粘剂粘度高，一方面使用不方便，和胶粉不容易混合均匀，另一方面，胶粘剂的贮存稳定性较差，随着时间的延长粘度明显增加。为了降低胶粘剂的粘度，在330-TDI体系中加入一定量的210，采用预聚物法合成游离NCO为5%,的胶粘剂，与橡胶粒混合均匀，硫化后试样的常规物理机械性能如表2所示。        由表2可知，随着210/330质量比的增大，拉伸强度、断裂伸长率呈减小