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发稿时间:2017-04-27 22:13:05复合薄膜用双组分水性聚丙烯酸酯型聚氨酯胶黏剂的制备

复合薄膜用双组分水性聚丙烯酸酯型聚氨酯胶黏剂的制备

双组分丙烯酸聚氨酯由含-NCO的多异氰酸 酯组分和含-OH的丙烯酸酯共聚物组分组成,双 组分分别包装贮存,在施工前进行混合,常温固化交 联成体型结构。其交联机理是:利用聚氨酯中的- NCO和丙烯酸酯中的-OH反应生成含氨基甲酸酯 键的聚氨酯高聚物;由于以水为分散介质,丙烯酸酯 共聚物含有提高稳定性和漆膜附着力的少量(甲 基)丙烯酸,因此体系还伴随其他副反应。-NC 和H2O反应生成不稳定的氨基甲酸,随即分解成胺 释放出CO2,胺和-NCO进一步反应生成脲[1, 2]。 

    丙烯酸酯类共聚物乳液作为正在蓬勃发展的一 种新型乳液,正逐步显示出其优良而广泛的应用性 能,是一类量大、面广、技术含量高、附加值高,而且 性能优异的乳液品种[3]。本文首先利用丙烯酸酯类 单体通过预乳化法合成了聚丙烯酸酯乳液为主剂 以水溶性多异氰酸酯为固化剂的水性丙烯酸聚氨酯 胶黏剂。讨论了功能性单体丙烯酸-β-羟乙酯 (HEA)对丙烯酸酯乳液及胶黏剂性能的影响。 

    1 实验部分 

    1. 1 主要原料 

    丙烯酸β-羟乙酯(HEA),化学纯,水华特种化 学试剂厂;丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙 烯酸乙酯,化学纯,上海凌峰化学试剂有限公司;乳 化剂,工业级,北京东方亚科力化工科技有限公司; 过硫酸钾,分析纯,广东汕头西陇化工厂;碳酸氢钠, 化学纯,上海凌峰化学试剂有限公司;水溶性多异氰 酸酯,工业品,张家港友陶聚氨酯有限公司。 注:丙烯酸酯单体除去阻聚剂后使用。 

    1. 2 聚丙烯酸酯乳液的合成 

    将复配乳化剂、碳酸氢钠、去离子水投入到装有 搅拌器、回流冷凝管、温度计和滴液漏斗的500mL 口烧瓶中,溶解均匀后加入单体进行预乳化 30min,取出85%预乳化液,留下15%进行升温,至 80℃时滴加部分引发剂,反应至出现蓝色荧光时开 始滴加剩余的预乳化单体,控制在3~4h内滴加完, 中间间歇加入适量引发剂。滴加完后恒温反应一段 时间,再升温至90℃,加入剩余引发剂,反应2h,降 温至40℃以下,加入适量氨水,调节pH值为7~8, 出料得丙烯酸酯型双组分复合薄膜用水性聚氨酯胶 黏剂的主剂。 

    1. 3 丙烯酸酯型双组分复合薄膜用水性聚氨酯胶 黏剂的制备 

    将聚丙烯酸酯乳液与固化剂水溶性多异氰酸酯 按-NCO/-OH(mol/mol)=1. 05∶1混合均匀,得 到双组分复合薄膜用水性丙烯酸聚氨酯胶黏剂。 

    1. 4 性能测定 

    1. 4. 1 聚丙烯酸酯乳液黏度的测定 根据GB/T 2794-1995,用上海天平仪器厂生 产的NDJ-1型旋转黏度仪进行测定。 

    1. 4. 2 胶黏剂T剥离强度的测试 以电晕处理过的BOPET和PE薄膜为基材,根 据GB/T2791-1995测试T剥离强度。 

    1. 4. 3 胶膜吸水性的测试 

    将双组分水性聚氨酯胶黏剂倒入事先准备好的 硅胶上(硅胶上用裁成细条的胶条围成10cm× 10cm方格),静置数天待膜内水分挥发完全后取出 胶膜,裁一块2cm×2cm大小胶膜,称量得W1,而后 在室温下置于蒸馏水中保持24h后,用滤纸擦干吸 净涂膜表面的水,若膜内有渗进去的水,也要把它吸 干。称量吸水后胶的质量为W2,按下式计算吸水性。

M%=(W2-W1) /W1×100%

式中:W1-干胶质量;W2-湿胶质量。 

    2 结果与讨论 

    2. 1 HEA对聚丙烯酸酯乳液黏度的影响 

     

    由图1可见,随着HEA含量的增加,聚丙烯酸 酯乳液黏度逐渐上升。这是因为含有羟基官能团的 HEA与其它单体共聚反应后可以得到具有羟基官 能团的丙烯酸酯共聚物,这些极性很大的官能团不 仅改善了胶层与被粘物表面的粘合性能,而且还改 变了共聚物的本体黏度,使双组分丙烯酸酯胶黏剂 的内聚强度和粘合性能显著提高[4]。