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熱熔型聚氨酯膠粘劑 

2007/8/10 15:04:24 人評論

1.概述  熱熔型膠粘劑在室溫下是固體,加熱到一定溫度就熔融成粘稠的液體,冷卻至室溫后又變成了固體,并有很強(qiáng)的粘接作用,因此人們把它稱為熱熔性(型)膠粘劑(簡稱熱熔膠)。由于熱熔膠具有粘合速度快、無毒、粘合工藝簡單,又有較好的粘合強(qiáng)度與柔韌性等優(yōu)點(diǎn),因此,在書籍無線裝訂、包裝封口、制鞋、紡織等方面獲得廣泛應(yīng)用,而且近年來在品種與性能方面又有新的發(fā)展。大部分熱熔膠是采用乙烯-醋酸乙烯(EVA)、聚酯、聚酰胺等熱熔性樹脂制備的,由于EVA與聚酯熱熔膠的強(qiáng)度及彈性較差,不能承受太大的外力,又由于聚酰胺熱熔膠的熔點(diǎn)與硬度較高,因此在使用方面受到一定限制。制備熱熔型聚氨酯膠粘劑的原理同熱塑性聚氨酯彈性體(或稱橡膠)類似,主要是利用組成中氫鍵的作用發(fā)生物理交聯(lián),從而使聚氨酯熱熔膠具有優(yōu)秀的彈性和強(qiáng)度。熱熔型聚氨酯膠受熱后會失去氫鍵作用,變成熔融粘稠液,冷卻后又恢復(fù)原來物性。因此利用聚氨酯樹脂這一可逆特性,可制成高粘合強(qiáng)度、耐溶劑、耐磨的熱熔膠,應(yīng)用于各種材料的粘接,特別適用于織物的粘合。  聚氨酷熱熔膠可分為兩類:一類是熱塑性聚氨酯彈性體熱熔膠,另一類是反應(yīng)型聚氨酯熱熔膠。后者又分封閉型和濕固化熱熔型。封閉型已敘述過,由于封閉劑解離溫度高達(dá)100℃以上,會引起膠層產(chǎn)生氣泡等緣故,僅用于維護(hù)處理等。而濕固化熱熔型聚氨酯膠系單組分、無溶劑型,符合環(huán)境保護(hù)法規(guī),使用方便,性能又可與溶劑型—反應(yīng)型媲美,所以發(fā)展前景很好?! “礋崛勰z的形狀來分有膠膜、膠帶以及粉末三種類型。膠帶是用增強(qiáng)材料或載體作背襯,而膠膜則由膠粘劑自身支撐的?! 崛坌途郯滨カ@得應(yīng)用的原因是:使用可靠性高,化學(xué)和物理均勻性好,粘合工藝簡便(降低生產(chǎn)成本),浪費(fèi)少(未用完的膠可保存以后再用),不存在混合問題,可使膠粘劑達(dá)到最佳物理性能。之外還由于熱熔膠不使用有機(jī)溶劑,生產(chǎn)場地不會受污染,從而受到用戶歡迎。2.熱塑性熱熔膠  熱塑性聚氨酯熱熔膠采用聚酯多元醇較多,因物理性能較聚醚多元醇制得的膠性能優(yōu)越。多異氰酸酯采用MDI及HDI(不變色)?!?聚己二酸丁二醇-MDⅡ熱熔膠)  1.膠膜制備   將聚己二酸丁二醇(分子量2000)100g(1/20摩爾)加入500ml三口瓶中,加熱熔融至120℃。在攪拌下減壓(真空度0.67kPa)脫水30min。將預(yù)先于60℃熔化的MDl l2.5g(1/20摩爾)加入三口燒瓶內(nèi),裝好回流冷凝管,并在攪拌下于2h內(nèi)將200ml甲苯分4次加入瓶內(nèi),反應(yīng)溫度控制在110-115℃。再反應(yīng)30min加醋酸乙酯100ml,攪拌均勻后停止反應(yīng)。膠液固含量為30%。用落球法測得的粘度為4Pa·s?! ⒛z液在玻璃板上刮膜,使溶液自然揮發(fā),24h后即可取下使用?! ?.膠膜性能   (1)膠膜的熔融溫度為90-100℃。 (2)剝離強(qiáng)度:滌綸-滌綸織物大于3.92KN/m,棉布—棉布大于4.9KN/m。(3)耐水解性能:在40~50℃水中長期浸泡(1個月以上)對膠的強(qiáng)度無影響。在40-50℃水中曲撓800次以后,剝離強(qiáng)度才開始下降。沸水中浸泡無影響。(4)保存期在1年以上。3.應(yīng)用   本膠膜適用于紡織品和玻璃的粘合,例如用于附有液晶裝置顯不儀器(計算機(jī))上之液晶容器的粘合。  MDI熱熔膠  (1)拉伸強(qiáng)度為(32±2)MPa。(2)伸長率為600%。(3)剝離強(qiáng)度:棉布-棉布7±1kN/m,滌綸-滌綸5kN/m。(4)耐溶劑性能:不溶于一般有機(jī)溶劑中,微溶于環(huán)己酮,能溶于DMF中。(5)特性粘廈為0.65dL/g。(6)耐熱水性能:在100℃水中2h,(1)-(4)各項(xiàng)性能無變化;40℃水中30天,(1)-(4)各項(xiàng)性能無變化。40℃水中曲撓800次無影響。(7)大氣老化3個月可保持原有性能(露天,北京8-11月份)。(8)濕熱老化(55℃,相對濕度98%,240h),拉伸強(qiáng)度(27±1)MPa,伸長率80%。(9)紫外線加速老化(1000W紫外線,距離1m,光照100h),膠膜變黃,拉伸強(qiáng)度隨厚薄不同而有不同程度的降低,且不再溶于DMF中,說明紫外線加速老化,發(fā)生了交 聯(lián)。(10)貯存期在1年以上?!DI熱熔膠  聚氨酯膠粒大小為0.3-0.5mm,通過篩子分散到未染色的具有交叉斜紋的棉織物上。棉織物每m2重量為200g時,所用聚氨酯膠粒為28g/m2。棉織物被膠粒覆蓋后,用一臺1500W的紅外散熱器加熱20s,如是,該膠粒即可均勻涂敷于織物上(紅外散熱器的加熱面積為300cm2,離織物距離為10cm)。冷卻后就可用于粘合。將一塊棉針織物放在經(jīng)過以上處理的熱熔織物上,在一臺鐵制的壓機(jī)上,以64kPa的壓力、160℃經(jīng)120s后即可燙平,并將兩塊織物牢固地粘合在一起。以此法粘合的織物撕裂強(qiáng)度為0.57-0.69kN/m,經(jīng)60℃洗衣機(jī)洗滌后撕裂強(qiáng)度為0.57-0.67kN/m,經(jīng)沸水洗滌后其撕裂強(qiáng)度為0.55-0.65kN/m,如用全氯乙烯干洗則撕裂強(qiáng)度仍達(dá)0.55~0.67kN/m。說明聚氨酯熱熔膠粒用于粘合織物是成功的?!?.反應(yīng)性熱熔膠 1984年美國市場上出現(xiàn)反應(yīng)性熱熔型聚氨酯膠粘劑,標(biāo)志熱熔型聚氨酯膠粘劑技術(shù)的新發(fā)展。歐洲1986年汽車應(yīng)用反應(yīng)性熱熔膠量為50噸,1989年增加到300噸,年均增長80%, 1994年達(dá)500噸,年均增長11%。反應(yīng)性熱熔膠是在抑制化學(xué)反應(yīng)的條件下,加熱熔融成流體,以便于涂敷;兩種被粘體貼合冷卻后膠層凝聚起到粘接作用;之后借助于存在空氣中或者被粘體表面附著的濕氣與之反應(yīng)、擴(kuò)鏈,生成具有高聚力的高分子聚合物,使粘合力、耐熱性等顯著提高。該類膠粘劑是以NCO端基預(yù)聚體作基料,配以與異氰酸酯基不反應(yīng)的熱塑性樹脂和增粘樹脂以及抗氧劑、催化劑、填料等添加劑,確保產(chǎn)物有較長的適用期和貯存期?!?由于濕固化反應(yīng)性熱熔膠的優(yōu)異性能,在原來采用熱熔膠或反應(yīng)性膠粘劑進(jìn)行粘接的場合,有可能轉(zhuǎn)而采用濕固化反應(yīng)型熱熔膠完成粘接作業(yè)。只是由于它在制造、貯運(yùn)和施膠時必須嚴(yán)格隔離濕氣之故,使其推廣受到一定限制,遲遲未能大量商品化。近年來,由于技術(shù)和設(shè)備的突破性進(jìn)展逐漸克服了這些問題,已部分代替熱熔膠。今后伴隨其進(jìn)一步的完善以及專用膠種的開發(fā),其應(yīng)用面將會更加拓寬。   1.聚四氫呋喃(分子量1000)100g、MDl45g加入反應(yīng)容器中,攪拌加熱至80℃反應(yīng)數(shù)小時制得預(yù)聚體、于25℃時粘度為5000mPa·s。將此預(yù)聚體65g與聚苯乙烯齊聚物混合后,制得濕固化反應(yīng)性聚氨酯熱熔膠。100℃時的粘度為50-600mPa·s,對聚酯薄膜和尼龍織物有良好的粘合強(qiáng)度?!?2.聚氧化丙烯多元醇(分子量400)與MDI制得室溫下為液態(tài)NCO端基的預(yù)聚體850g,加入由聚氧化丙烯多元醇(分子量4000)和MDI制成的固體預(yù)聚物94g,于120℃左右混合均勻,制得濕固化反應(yīng)性聚氨酯熱熔膠。130℃時粘度為1200mPa·s。該熱熔膠對木材的初始剪切強(qiáng)度為1.8MPa,室溫下熟化后剪切強(qiáng)度為7.8MPa?!?3.采用己二酸、對苯二甲酸、1,4-丁二醇合成聚酯多元醇(聚己二酸-對苯二甲酸-1,4-丁二醇),分子量為2500-4500。異氰酸酯采用MDI,r值為1.4-1.6,NCO含量控制在1.2%-1.8%,在制成的預(yù)聚物中,添加分子量調(diào)節(jié)劑、穩(wěn)定劑、催化劑,制得濕固化反應(yīng)性聚氨酯熱熔膠。該熱熔膠在制鞋業(yè)得到應(yīng)用,具體如下。 ?、?流水配底裝配線 外底與內(nèi)底預(yù)先涂膠,室溫硬化;在溫度19-25℃、相對濕度40%-65%(RH)條件下擴(kuò)鏈5天,60-80℃熱活化,在壓機(jī)上加壓貼合8-10s。用于六分跟女馬靴大底粘接,剝離刀口寬度20mm,剝離強(qiáng)度100N/cm。用于2 1/2型男式皮鞋大底粘接,剝離刀口寬度10mm,剝離強(qiáng)度99N/cm。  ② 涼鞋條料粘接 目前涼鞋條的加工方法是PU革裁成條料后,先用糯米膠漿暫時粘接。為了增加強(qiáng)度,中間加一條布帶作為補(bǔ)強(qiáng)條,然后用縫紉機(jī)縫制而成,這種方法工藝復(fù)雜,不美觀。用本熱熔膠100℃熱熔后,涂于合成革布料,冷卻硬化后在室溫下擴(kuò)鏈5天,切條下料,不同寬度的條料在特制的壓條機(jī)上連續(xù)壓制成型。粘接好的涼鞋條款式新穎,柔韌舒適,耐水性好;而且不需要再在中間夾布帶加強(qiáng),可直接選用各種色彩和尺寸的成型條料,使涼鞋生產(chǎn)部件優(yōu)異?!?. 粉末熱熔膠   粉末狀聚氨酯熱熔膠系由熱塑性聚氨酯樹脂與著色劑、增塑劑、穩(wěn)定劑、熟化劑等添加劑混合配制而成,提供了經(jīng)濟(jì)而又低能耗的制造工藝。粉料混合過程緩和,保持了樹脂結(jié)構(gòu)的完整和性能的穩(wěn)定,從而保證了它的使用性能?! 》哿系牧硪粌?yōu)點(diǎn)是具有流動性,為輸送、分散和使用提供了方便,因而無需借助于其他介質(zhì)(如有機(jī)溶劑或水)的幫助,因此粉料不需要熔融就可以完成輸送和分散?! ≈苽渚郯滨シ勰┑姆椒ㄖ饕邢率鋈N?! ?1.在無氧(氧會引起粉塵爆炸)條件下研磨聚氨酯彈性體。若使用沖擊式粉磨機(jī),待研磨的產(chǎn)品越柔軟,需要的操作溫度就越低,可使用冷凍鹽水、于冰或液氮降低溫度?!? 2.于溶劑中,采用加聚反應(yīng)方法進(jìn)行制備,選擇的溶劑要求只能溶解一種反應(yīng)組分,而不溶解最終的聚氨酯產(chǎn)品(如只溶解異氰酸酯的烴類)。這種溶液聚合法制得的聚氨酯樹脂,無論采用何種方式回收溶劑,都要耗用較大的能量。  3.在有很少量乳化劑存在下或處于親水基團(tuán)含量極低的情況下,通過乳液聚合制得聚氨酯水分散體,經(jīng)破乳、干燥后制成粉末。聚氨酯乳液制造技術(shù)復(fù)雜,而且其產(chǎn)品性能與整體聚合有較大差距。  綜觀上述三種制備聚氨酯粉末的方法,目前主要采用第一種方法。將顆粒狀聚氨酯樹脂與添加劑相混合,然后于80-130℃的溫度下,由雙螺桿擠出機(jī)擠出(擠出時間0.5-2min)。擠出后的物料冷卻并切割后,于專用的粉碎機(jī)中碾碎為平均直徑為40~60um的顆粒料,用篩選法除去粗糙的顆粒。用此方法制備的聚氨酯粉末具有良好的流動性和穩(wěn)定性(50℃貯存其顆粒不會粘在一起)。  德國Bayer公司生產(chǎn)的Ultramoll PU是一種含有聚合物增塑劑的高度柔韌的聚氨酯粉末,該粉末無色無味,粒徑小于1000um。它含有(5±3)%的PVC,是為與PVC混合而特別設(shè)計的,邵氏硬度為72±3。。注射成型鞋底應(yīng)用Ultramoll PU粘接鞋幫材料時,可大大提高粘合強(qiáng)度。  來源:21世紀(jì)精細(xì)化工網(wǎng)

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