扩链剂结构和含量对水性聚氨酯粘结强度的影响

发布时间:2020-7-1

扩链剂的结构会影响水性聚氨酯的粘结强度。扩链剂按结构可分为胺类和醇类扩链剂两大类。其中胺类扩链剂主要有乙二胺(EDA),二亚乙基三胺,3,3一二氯-4,4一二氨基二苯基甲烷二胺(MOCA);醇类扩链剂包括BDO,一缩二乙二醇,己二醇CHD),三轻甲基丙烷(TMP)。亲水性扩链剂可分为三类,分别为阴离子型扩链剂,阳离子型扩链剂或非离子型扩链剂。其中,DMPA属于梭酸型扩链剂,乙二胺基磺酸钠属于磺酸型扩链剂,它们又都是阴离子扩链剂;二亚乙基三胺属于阳离子扩链剂。

水性聚氨酯

与醇类扩链剂制备的水性聚氨酯相比,胺类扩链剂制备的水性聚氨酯力学性能更
高,耐热性能较佳,粘结强度更突出。原因是胺类扩链剂能与异氰酸酯发生化学反应生 成脲键,而醇类扩链剂与异氰酸酯发生化学反应生成的是氨酯键。脲键的极性大于氨酯 键,那么添加胺类扩链剂可提高脲键的含量,从而增加了WPU的极性,最终增加水性 聚氨酯的粘接强度。例如,在扩链过程中,加入乙二胺(EDA),反应生成脲基的同时, 亚氨基全部与脲基迅速反应,形成氨酯脲硬段。而如果加入1,4一丁二醇(BDO,那么 在WPU的分子结构中可形成氨酯硬段。根据资料可知,氨酯基的内聚能是3 6. 3 kl/mol 。 脲基的内聚能为47. 9KJ/mol,显然EDA扩链制备的水性聚氨醋的粘结强度高与BDO扩 链制备的水性聚氨酯。
首先,在水性聚氨酯胶粘剂体系中,如果增加了亲水扩链剂的含量,那么其相应的 粘结强度也会增强。原因是由于亲水扩链剂含量增加,水性聚氨酯体系中羧基的含量增 加,而羧基容易与H作用产生氢键,也就是说主链中增强了氢键作用,内聚力也得以提 高,最终导致粘结强度增强。但是体系中并不是亲水扩链剂含量越多越好,这个是因为 188金宝搏网址多金宝搏网站 中,亲水扩链剂含量太高,聚合物的硬段含量过高,这样容易导致分子 链运动困难,对增大粘接强度产生不利的影响。其次,在聚氨酯体系中,如果增加亲水 扩链剂的用量,那么它的粘度增加。这主要是由于粘度在很大程度上受到双电层的电凝 滞效应影响。根据洛伦兹Lorentz的双电层理论,在分散过程中,预聚物聚集成核,其 中分子链中含有亲水基团的一端朝向水中,位于粒子表面;分子链含有疏水基团的一端 卷曲,朝向粒子内部。体系中含有很多正负电荷,由于分子的热运动,这样在粒子表面 就产生了所谓的双电层,产生了电动势。而恰恰是这个电动势阻止了粒子之间的互相靠 近。若亲水单体增加,高聚物分子链中离子基团必然增加,电动势增大,粒子之间的排 斥力增强,以致粘度增加。
以扩链剂用量对聚酯WPU胶粘剂的粘结强度的影响为研究目的。选用 二轻甲基丙酸(DMPA)做为扩链剂,研究显示,DMPA含量对胶膜的粘结强度有一定 的影响。在一定范围内,粘结强度的值随亲水基团质量分数的提高而迅速升高。
选用六甲氧甲基二聚氰胺(HMMX)作为交联剂,PTMG为软段, HMDI作为硬链段,DMPA是亲水基团,用预聚物合成法制备脂肪族聚氨酯。HMMX 含有六个甲氧基,并在反应过程中发生交联反应,从而增强了其粘结强度。并且HMMX 含量增加,粘结强度增加。在固化温度为100 ℃,压力为15 kgf/cm2, w(HMMX)=8.46 %时,粘结强度达到最大值,约为13 .4 kgf/cm。

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