聚氨酯胶黏剂的制备配方及其应用
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聚氨酯胶粘剂一.组成聚氨酯胶粘剂是指在分子链中含有氨基甲酸酯基团(-NHCOO-)或异氰酸酯基(-NCO)的胶粘剂。
聚氨酯胶粘剂分为多异氰酸酯和聚氨酯两大类。
多异氰酸酯分子链中含有异氰基(-NCO)和氨基甲酸酯基(-NH-COO-),故聚氨酯胶粘剂表现出高度的活性与极性。
与含有活泼氢的基材,如泡沫、塑料、木材、皮革、织物、纸张、陶瓷等多孔材料,以及金属、玻璃、橡胶、塑料等表面光洁的材料都有优良的化学粘接力。
二.发展历史1937年,德国化学家Bayer—聚氨酯工业的奠基人,与其同事发现异氰酸酯能与含活泼氢的化合物发生反应,如二异氰酸酯与二元胺反应能制成有强度的聚合物,从而奠定了聚氨酯化学基础,并首次利用异氰酸酯与多元醇化合物制得聚氨酯树脂。
第二次世界大战期间,德国拜耳公司用4,4‘,4’‘—三苯基甲烷三异氰酸酯胶接金属和合成橡胶获得成功,应用于坦克的履带上,使聚氨酯胶黏剂首次工业化。
该公司还首先以三异氰酸酯和聚酯多元醇为原料开发了商品名为Polystal的系列双组分溶剂型聚氨酯胶黏剂。
为日后聚氨酯胶黏剂工业的发展奠定了基础。
美国第二次世界大战后于1953年引进德国技术,开发了以蓖麻油和聚醚多元醇为原料的聚氨酯胶黏剂。
1968年,Goodyear公司开发了无溶剂型聚氨酯结构胶黏剂“,并成功地应用于汽车用玻璃纤维增强塑料的胶接。
1978年又开发了单组分湿固化型聚氨酯胶黏剂,1984年美国市场上又出现了反应型热熔聚氨酯胶黏剂。
日本于1954年引进德国和美国聚氨酯技术,1960年生产聚氨酯原料,1966年开始生产聚氨酯胶黏剂。
1975年日本光洋公司开发成功“乙烯类聚氨酯”水性胶黏剂,于1981年投入工业化生产。
目前日本聚氨酯胶黏剂的研究与生产十分活跃,与美国、西欧一起成为聚氨酯生产、出口大国。
三.聚氨酯胶粘剂的制备与配方1.多异氰酸酯胶粘剂(单组分)1.配制:将多异氰酸酯单体与溶剂按一定比例混合均匀,即可配制成多异氰酸酯胶粘剂(单组分)。
技术研讨与交流II畫驚器&扯◎啊蛋虧0◎腮收稿日期:2018-12-17作者简介:李国遵(1988-),男,硕士,主要从事聚氨酯、聚豚的研发工作,发表多篇论文、专利。
E-mail:liguozun@。
聚氨酯胶粘剂的研究进展、合成、改性与应用李国遵,高之香,李士学,李建武,陈雨,赵苗(三友(天津)高分子技术有限公司,天津300211)摘要:通过查阅国内外相关文献资料,简要阐述了聚氨酯胶粘剂的性能、结构、合成、改性及应用等相关内容,综述了聚氨酯胶粘剂目前国内外的研究现状及研究进展,并对聚氨酯胶粘剂的发展做了展望。
关键词:聚氨酯胶粘剂;合成;改性;应用;研究进展中图分类号:TQ433.4+32文献标识码:A文章编号:1001-5922(2019)05-0177-04随着科学技术的发展,我国胶粘剂工业持续快速发展。
硅树脂、聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸酯和其他各种胶粘剂广泛应用于各个领域円。
聚氨酯(PU)胶粘剂优异的机械性能、良好的耐低温性、耐酸碱性、耐油污性和与基材良好粘合性在众多材料中脱颖而出“。
聚氨酯胶粘剂是分子链中含有氨基甲酸酯基团(-NHCOO-)或(和)异氤酸酯基团(-NCO)的粘合剂。
分子链中大量的氨基甲酸酯、基甲酸酯、缩二和其他基团赋予聚氨酯胶粘剂优异的性能“81o1异氧酸酯聚氨酯胶粘剂的研究现状聚氨酯胶粘剂的合成是基于异氤酸酯独特的化学性质。
异氤酸酯是分子中含有异氤酸酯基团(-NCO)的化合物,该基团具有重叠双键排列的高度不饱和键结构,能与各种含活泼氢的化合物进行反应。
在聚氨酯胶粘剂领域,主要使用含有2个或多个-NCO特征基团的异氤酸酯。
根据产品在光照下是否发生黄变现象将聚氨酯胶粘剂分为通用型异氤酸酯聚氨酯胶粘剂和耐黄变型异氤酸酯聚氨酯胶粘剂。
1.1通用型异氧酸酯聚氨酯胶粘剂的研究现状通用氤酸酯,即芳香幅氤酸酯是目前聚珮工业使用最广泛的异氤酸酯,由于结构中与苯环相连的亚甲基易被氧徳解团Wt料处黄变罷常用的W1W氤酸酯有TDI、MDI和PAPI等。
聚氨酯的粘接机理、粘接工艺及配方设计聚氨酯的粘接机理、粘接工艺及配方设计概述:A、金属、玻璃、陶瓷等的粘接金属、玻璃等物质表面张力很高,属于高能表面,在PU胶粘剂固化物中含有内聚能较高的氨酯键和脲键,在一定条件下能在粘接面上聚集,形成高表面张力胶粘层。
一般来说,胶粘剂中异氰酸酯或其衍生物百分含量越高,胶粘层的表面张力越大,胶越坚韧,能与金属等基材很好地匹配,粘接强度一般较高。
含一NCO基团的胶粘剂对金属的粘接机理如下:金属表面一般存在着吸附水(即使经过打磨处理的金属表面也存在微量的吸附水或金属氧化物水合物),一NCO与水反应生成的脲键与金属氧化物之间由于氢键而螯合形成酰脲—金属氧化物络合物,一NCO 基团还能与金属水合物形成共价键等。
在无一NCO场合,金属表面水合物及金属原子与氨酯键及脲键之间产生范德华力和氢键,并且以TDI、MDI为基础的聚氨酯胶粘剂含苯环,具有冗电子体系,能与金属形成配价键。
金属表面成分较为复杂,与PU胶之间形成的各种化学键或次价键(如氢键)的类型也很复杂。
玻璃、石板、陶瓷等无机材料一般由Ah09、S02、CaO和Na20等成分构成,表面也含吸附水、羟基,粘接机理大致与金属相同oB、塑料、橡胶的粘接橡胶的粘接一般选用多异氰酸酯胶粘剂或橡胶类胶粘剂改性的多异氰酸酯胶粘剂,胶粘剂中所含的有机溶剂能使橡胶表面溶胀,多异氰酸酯胶粘剂分子量较小,可渗入橡胶表层内部,与橡胶中存在的活性氢反应,形成共价键。
多异氰酸酯还会与潮气反应生成脲基或缩二脲,并且在加热固化时异氰酸酯会发生自聚,形成交联结构,与橡胶分子交联网络形成聚合物交联互穿网络(IPI),因而胶粘层具有良好的物理性能。
用普通的聚氨酯胶粘剂粘接橡胶时,由于各材料基团之间的化学及物理作用,也能产生良好的粘接。
PVC、PET、FRP等塑料表面的极性基团能与胶粘剂中的氨酯键、酯键、醚键等基团形成氢键,形成有一定粘接强度的接头。
有人认为玻纤增强塑料(FRP)中含一OH基团,其中表面的一OH与PU胶粘剂中的一NCO 反应形成化学粘接力。
双组份聚氨酯胶粘剂配方双组份聚氨酯胶粘剂,听上去是不是有点高大上?其实啊,它就是个能把东西黏得牢牢的“神奇药水”。
咱们生活中常常会用到,像是修修坏掉的家具,贴贴瓷砖,或者做点小手工。
这个胶粘剂的魅力就像是无形的超能力,让你在日常生活中变身为小工匠,别提多酷了。
今天就来聊聊这个神奇的双组份聚氨酯胶粘剂,看看它是怎么一回事。
名字里的“双组份”就说明了这东西不止一个成分。
通常是分成两个小罐子,一个是“胶”,一个是“固化剂”。
你得把它们混合在一起,才能发挥出强大的黏合力。
说实话,这个过程就像在做个小实验,心里总是默默期待能创造出什么神奇的东西。
先把胶倒出来,再加上固化剂,搅一搅,立马就能感觉到浓浓的化学反应在发生。
这种感觉,就像是魔法师在施法,心里总有种“小心翼翼”的紧张感。
混合后,胶水的颜色可能会发生变化,有些变得透明,有些变得略带一点颜色。
此时,趁它还没有干,就赶紧涂上去。
涂抹的过程简直是一种享受,感觉就像在给物品涂上了一层保护膜。
这时候千万要小心,别涂得太厚,不然可就成了“光头强”了。
反正最后的效果肯定让你大呼过瘾。
说到粘合力,那可是相当强大的。
聚氨酯胶的特点就是耐水、耐油、耐温度,跟万金油似的,什么都能粘。
有的人用它修复破损的鞋子,立马让鞋子焕发青春;还有人用它修补家具,真是“别具一番风味”。
如果你不小心把胶水滴在了手上,也别太紧张,用点儿洗手液轻松就能搞定。
不过,尽量避免这事儿,毕竟不想变成“粘粘小人”嘛!说到使用,真的有点小技巧。
比如说,在粘合之前,最好把表面清理干净,灰尘、油脂都要去掉。
想象一下,要是你在涂抹一层油漆之前不先打磨,那涂上去的效果绝对没那么漂亮。
把表面处理干净,胶水才能牢牢粘住,避免“反弹”的尴尬。
这个道理跟恋爱一样,基础打好了,才能让感情稳固。
聚氨酯胶的固化时间也得注意。
一般来说,混合后需要一些时间才能完全固化。
大概几小时到一天,具体情况得看环境温度和湿度。
这个时候,耐心就是你的最佳伙伴,别急于去碰它,给它一点时间。
聚氨酯制品参考配方系列—聚氨酯结构胶黏剂
聚氨酯结构胶粘剂可用于汽车的组装等场合,它在-10~30℃的寒冷地带仍能保持较高的剥离强度。
它是由氨基甲酸酯改性环氧树脂(50~80重量%)、丙烯腈-丁二烯橡胶改性环氧树脂、双酚F型环氧树脂以及固化剂组成的。
聚氨酯结构胶粘剂制备
(1) 氨基甲酸酯改性环氧树脂
将聚氧化丙烯甘油醚(分子量450)100份和TDI 118份在氮气保护下于80℃反应4小时即得预聚体。
将该预聚体25份和双酚A二缩水甘油醚(环氧当量215,羟基当量900)100份在90℃,反应7小时,即得环氧当量为220的氮基甲酸酯改性环氧树脂。
(2) 橡胶改性环氧树脂
环氧当量为215的双酚A型环氧树脂80份、羟酸化的丙烯腈-丁二烯胶乳经喷雾干燥法得到的丙烯腈-丁二烯橡胶粒子20份,将它们投入反应釜中,在120℃反应6小时,即得酸值为0.2,环氧当量为450的橡胶改性环氧树脂。
(3) 配方和性能
原料 重量份数
50 60 70 80
氨基甲酸酯改性环氧树脂
环氧当量20
橡胶改性环氧树脂 环氧当量450 40 30 20 10
双酚A型环氧树脂(环氧当量215 10 10 10 10
双氰睛 5 5 5 5
咪唑 3 3 3 3
碳酸钙 50 50 50 50
性能
剥离强度,kg/25mm
20℃ 29.930.2 31.027.0
80℃ 18.818.1 17.717.6
-30℃ 24.026.0 28.927.1
以上内容仅供参考,文章来源/华南聚氨酯原料商城。
水性聚氨酯胶粘剂概述学号:**********姓名:***水性聚氨酯胶粘剂概述摘要: 随着我国环保法规的日趋完善和人们环保意识的不断深化,环保型胶粘剂将成为未来胶粘剂市场的主流。
水性聚氨酯胶粘剂作为一类高性能的水性胶粘剂在很多场合已经能够逐步代替溶剂型胶粘剂。
本文介绍了水性聚氨酯胶粘剂的制备方法、性能及分类、改性方法、应用方面。
最后对水性聚氨酯胶粘剂的发展趋势进行了展望。
关键词:水性聚氨酯胶粘剂;制备;改性;应用一、前言随着经济和科学的发展,工业、农业、交通、医疗、国防和人们日常生活中都离不开胶粘剂。
我国胶粘剂工业起步于20世纪50年代末,进入90年代后,胶粘剂工业有了突飞猛进的发展,胶粘剂已成为一类重要的精细化工产品。
聚氨酯胶粘剂因其主体树脂中含有大量极性基团和活性反应基团,可对多种基材(如金属、塑料、木材、橡胶、织物、玻璃等)有良好的粘接性;其合成原料和助剂种类繁多,所制得的树脂组成、结构和胶粘剂配方变化范围大,相应地其性能变化范围也大,胶膜可从热塑性到热固性,从柔软的弹性体到坚硬的塑料,能满足不同基材粘接和使用条件的要求。
特别是聚氨酯胶粘剂还有一些特殊的优点,如极好的耐寒性、耐油性、耐磨性、韧性等,因此国内外发展很快,已大量应用于制鞋、复合包装、织物复合、人造板、木材加工、建筑、汽车、航空、航天以及广泛的通用粘接。
目前聚氨酯胶粘剂仍以溶剂型为主,有机溶剂易燃易爆、易挥发、气味大、使用时造成空气污染,具有一定的毒性。
近年来世界各国都在加强环境保护和工业卫生立法,限制有机溶剂用量的形势越来越严峻,如欧洲对胶粘剂VOC 限量即将规定到35 g/L,美国食品和药物管理局(FDA)、欧盟EU901/128 以及德国BgVV 都明确提出用于食品、药品包装的胶粘剂等,只要含非规定的化学品一律禁止使用。
因此发达国家使用溶剂型胶粘剂复合包装的比例已从10年前的80%降到目前的30%。
所以,聚氨酯胶粘剂从溶剂型向水性化转变是世界各国共同努力的方向。
单组分聚氨酯胶粘剂配方和合成机理单组分聚氨酯胶粘剂配方和合成机理湿固化型聚氨酯胶1.湿固化机理:湿固化型聚氨酯胶粘剂中含有活泼的NCO基团,当暴露于空气中时能与空气中的微量水分子发生反应;粘接时,它能与基材表面吸附的水以及表面存在羟基大呢感活性氢基团发生化学反应,生成脲键结构。
因此湿固化型聚氨酯胶粘剂固化后的胶层组成是聚氨酯胶粘剂—聚脲结构。
2.软木用聚氨酯胶:将以NCO为端基的聚氨酯胶粘剂应用于软木碎屑的粘接,由林产化工厂于软木碎屑中加入胶粘剂,混合均匀,加热压制成型,制成软木板材、片材等制品,用作保温、隔音等材料,其特点是耐水、防腐蚀。
该胶粘剂是聚氨酯湿固化胶粘剂和密封剂的基础粘料,若对配方稍加调整,亦即加入一定比例的三官团的聚氧化丙烯三醇(如N-330),制成的NCO端基的预聚体胶粘剂即可作为下列材料的粘料(基料):(1)聚氨酯浇注型橡胶的基料;(2)建筑用聚氨酯防水材料的粘料;(3)田径运动场地用聚氨酯橡胶跑道(塑胶跑道)胶面层的粘料;(4)聚氨酯密封胶粘剂的粘料。
该胶粘剂还可用于聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫等的粘接,使用方便,无公害,受到用户欢迎。
3.配方1:聚氧化丙烯多元醇(M=3000) 51份MDI 26份TDI(80/20) 8.7份1,4-丁二醇 4.1份将上述四组分原料混合,在80℃反应3h后,降温,用10份二甲苯稀释,制得NCO含量约7.3%的预聚体。
该预聚体可作为弹性基材的胶粘剂。
具有耐水、柔韧性好、强度高等优点。
胶膜的拉伸强度可达43.1MPa,伸长率360%,在80℃热水中浸泡7天后仍能保持较好的强度。
配方2:聚氧化丙烯三醇(M=6000) 400份聚氧化丙烯二醇(4/=2000) 1000份MDI315份氢化萜烯酚醛树脂180份按以上配方原料制成预聚体,再加人气相法二氧化硅、滑石粉等填料以及增塑剂、叔胺和有机锡类催化剂,制成含填料的预聚体。
按HDI缩二脲1610份、r-巯丙基三甲氧基硅烷40份、二甲基硅烷427份、二甲基哌嗪1.3份制成硅烷化合物。
聚氨酯胶粘剂的配方设计聚氨酯胶粘剂的设计是以获得最终使用性能为目的的,因此,对聚氨酯胶粘剂进行配方设计时,必须要考虑到所制成的聚氨酯胶粘剂的施工性(可操作性)、固化条件等操作条件以及粘接强度、耐热性、耐化学品性、耐久性等性能要求。
下面,洛阳天江化工新材料有限公司将分别从以下几个方面入手来向大家讲解究竟该怎样对聚氨酯胶粘剂的配方进行设计:一、从结构与性能角度对聚氨酯分子进行设计由于生产聚氨酯的原料品种及组成多种多样,因而可合成各种各样性能的聚氨酯高分子材料。
例如从其本体材料(即不含溶剂)的外观性能方面来讲,可得到由柔软至坚硬的弹性体以及泡沫材料。
聚氨酯从其本体性质(或者说其固化物)而言,基本上属于弹性体性质,它的一些物理化学性质如粘接强度、机械性能、耐久性、耐低温性以及耐药品性等,主要取决于所生成的聚氨酯固化物的化学结构。
所以,要对聚氨酯胶粘剂进行配方设计,首先要对其原料聚氨酯进行分子设计,即从化学结构及组成对性能的影响来入手。
二、从原料角度对聚氨酯胶粘剂的制备进行设计聚氨酯胶粘剂的配方中一般用到三类原料:一类为-NCO类原料(即二异氰酸酯及其改性物与多异氰酸酯),一类为-OH类原料(即含羟基的低聚物多元醇以及扩链剂等,广义地说,是含活性氢的化合物,故也包括多元胺、水等),另有一类为溶剂和催化剂等添加剂。
从原料的角度对聚氨酯胶粘剂进行配方设计,天江化工的专家为我们提供了以下两种具体方法:1、由上述三类原料直接配制最简单的聚氨酯胶粘剂的配制方法是将-OH类原料和-NCO类原料(或及添加剂)进行简单地混合,然后直接使用。
在聚氨酯胶粘剂的配方设计中一般不常采用这种方法,原因是大多数低聚物多元醇的分子量较低(通常聚醚多元醇的分子量Mr<6000,聚酯多元醇的分子量Mr<3000),因而所配制的聚氨酯胶粘剂组合物粘度小、初粘力低。
然而在有些时候,即使添加催化剂,胶粘剂的固化速度仍然较为缓慢,并且所得固化物的强度低,实用价值不大。
单组分聚氨酯胶粘剂配方和合成机理Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】单组分聚氨酯胶粘剂配方和合成机理单组分胶粘剂配方和合成机理湿固化型胶1.湿固化机理:湿固化型胶粘剂中含有活泼的NCO基团,当暴露于空气中时能与空气中的微量水分子发生反应;粘接时,它能与基材表面吸附的水以及表面存在羟基大呢感活性氢基团发生化学反应,生成脲键结构。
因此湿固化型胶粘剂固化后的胶层组成是胶粘剂—聚脲结构。
2.软木用胶:将以NCO为端基的胶粘剂应用于软木碎屑的粘接,由林产化工厂于软木碎屑中加入胶粘剂,混合均匀,加热压制成型,制成软木板材、片材等制品,用作保温、隔音等材料,其特点是耐水、防腐蚀。
该胶粘剂是湿固化胶粘剂和密封剂的基础粘料,若对配方稍加调整,亦即加入一定比例的三官团的聚氧化丙烯三醇(如N-330),制成的NCO端基的预聚体胶粘剂即可作为下列材料的粘料(基料):(1)浇注型橡胶的基料;(2)建筑用防水材料的粘料;(3)田径运动场地用橡胶跑道(塑胶跑道)胶面层的粘料;(4)密封胶粘剂的粘料。
该胶粘剂还可用于泡沫、聚苯乙烯泡沫等的粘接,使用方便,无公害,受到用户欢迎。
3.配方1:聚氧化丙烯多元醇(M=3000) 51份MDI 26份TDI(80/20) 份1,4-丁二醇份将上述四组分原料混合,在80℃反应3h后,降温,用10份二甲苯稀释,制得NCO含量约%的预聚体。
该预聚体可作为弹性基材的胶粘剂。
具有耐水、柔韧性好、强度高等优点。
胶膜的拉伸强度可达,伸长率360%,在80℃热水中浸泡7天后仍能保持较好的强度。
配方2:聚氧化丙烯三醇(M=6000) 400份聚氧化丙烯二醇(4/=2000) 1000份MDI315份氢化萜烯酚醛树脂 180份按以上配方原料制成预聚体,再加人气相法二氧化硅、滑石粉等填料以及增塑剂、叔胺和有机锡类催化剂,制成含填料的预聚体。