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当聚氨酯结构胶粘剂的合成方法

发布时间:2021-09-11 20:11:55 阅读: 来源:一体机专用纸厂家

聚氨酯结构胶粘剂的合成方法

结构型胶粘剂的定义是指应用于受力结构件胶接场合,能承受较大动负荷、静负荷并能长期使用的胶粘剂。通俗地讲,结构型胶粘剂就是代替螺栓、铆钉或焊接等形式用来接合金属、塑料、玻璃:木材等的结构部件,属于长时间经受大载荷、而性能仍可信赖的胶粘剂。

人们对结构用环氧树脂胶粘剂早已熟悉,但结构用聚氨酯胶粘剂的应用还属逐渐被认识。聚氨酯系由硬、软段组成的嵌段共聚甲。硬段分子提供剪切、剥离强度和耐热性能,软段分子则有耐冲,击、耐疲劳等特性。调节硬、软段的组成或者结构,可制得强度符合要求的多种结构用聚氨酯胶粘剂。

1. 结构胶粘剂的发展

结构型聚氨酯胶粘剂从开始用于汽车的FRP(纤维增强塑料)至今,20多年来取得很大进展。目前除在汽车此时需要卸下清洗干净行业中得到应用外,还广泛用于水上运载工具[用于FRP甲板与船壳的粘接以及粘接SMC(板材模型复合材料)塔架、SMC水闸等,这些粘接件具有优异的耐振动性和耐冲击性],电梯(电梯间的门、壁镶板的粘接),净化槽(FRP凸缘、隔板的粘接),浴池(SMC-瓷砖、天花板—瓷砖的粘接),以及住宅(外装饰材料水泥预制件之间的粘接)等领域。

(1)汽车部件的粘接 最初成功地作为聚氨酯结构胶用于汽车者是美国Coodyesr公司的pliogrip它系无溶剂双组分反应型胶粘剂,1967年用于载重汽车的5MC型发动机罩的粘接。随后王传福基本上保持了每周见1个核心供应商的频率GM、Ford、Mack等公司相继于大型载重卡车的SMC部件上以其进行粘接。接着又椎广到FRP部件。

日本从美国引进技术,并进行了改性。1984年用日产聚氨酯胶粘接丰田汽车塑料结构件,效果令人满意。它可随端异氰酸酯基严渠禄主剂和多元醇固化剂的不同结构和组成,制造出具有不同甲化这友、不同粘度和不同抗下垂性等特性的胶粘剂,而其粘合强度不变;其剪切强度与环氧树脂相当,同时又显示出较高的剥离强度。

(2)电梯镶板上的应用 电梯间的壁、门等用的镶板,近年来向着轻量化、高级化的方向发展。其中,轻量化是借助高刚性轻质辅助材料的采用及表面材料的薄型化实现的。电梯镶板的材质有表面贴PVC膜的钢板(简称PVC钢板)、钢板、镀经过恰当的热处置工艺添加其力学功能锌钢板、不锈钢板及有色不锈钢板、黄铜板、红铜板等。镶板通常是由表板里部粘接上镀锌钢板或钢板等补强材料构成的。

镶板对胶粘剂的要求如下:①能够适用各种材质,如钢板、PVC钢板、不锈钢板、镀锌钢板等;②剥离强度 150N/25mm;③冲击强度>1.98j/cm2;④剪切强度 15MPa;⑤破坏状态为胶粘剂的内部破坏;⑥耐湿性,在60℃、90%RH的环境中放置60天后,其强度保持率在70%以上,且吸湿老化后再行干燥,胶粘剂的恢复性好;⑦耐蠕变性、耐疲劳性优异;⑧即使是薄板也不会因胶粘剂固化收缩引起歪斜等变形;⑨具有耐烤漆烘烤温度(最高175℃)的耐热性;⑩因PVC钢板耐热性差,故固化温度要求在80℃以下;⑩固化时间在20min以内;⑩适于自动化。

日本开发成功电梯镶板用结构型聚氨酯胶粘剂和底涂剂。先以磷酸酯系改性剂为主成分,添加微量PVC聚合物(提高耐湿性),制成溶剂型底涂剂,用喷雾器在被料材料表面薄薄行程在600⑻00mm就能够喷一层,待溶剂干燥后、涂布胶粘剂进行粘接。该结构型聚氨酯胶粘剂是由聚醚多元醇和MDI预聚物组成的双组分型胶。

目前结构型聚氨酯胶粘剂不仅能用于粘接塑料与金属,还广泛用于其他材料的粘接;不仅能用于汽车装配,且已推广到建筑、机械等工业领域。为使结构型聚氨酯胶更具有竞争力,各国正继续致力大量的改进工作,如降低成本,改双组分为单组分,进一步提高耐热性及其强度,取消底涂剂直接使用,简化混胶、挤出等施工操作,丰富品种、晶级,以适应更多种类被粘材料和更多领域的应用。

2.合成方法

结构型聚氨酯胶粘剂通常的制备方法是,先将多元醇与过量的多异氰酸酯反应,制成异氰酸酯基封端的预聚体,然后加入二元胺进行扩链和交联,在扩链和交链过程中实际上形成脲链和缩二脲结构,因此这类聚氨酯胶粘剂严格地说应该称为“聚脲”胶粘剂。

1.聚氨酯-聚脲胶粘剂

该结构型胶粘剂的主剂是由TDI与聚氧化丙烯二醇(分子量2000和1000)反应制成含NCO基的预聚体。固化剂是酸酐与芳胺反应(芳胺酰基化)生成芳酰胺(固化剂)。

该结构型聚氨酯胶粘剂为无溶剂型,具有使用工艺简单、贮存运输方便等特点,可室温固化或热固化,其胶层具有弹性和高剪甲强度。因此,将该结构胶用于“海豚”直升机旋翼翼尖罩密封、金属-碳纤维复合材料的粘接和部件的修复均获得满意结果。

2.聚氨酯—环氧树脂—聚脲胶粘剂

环氧树脂胶粘剂的特性是具有低柔曲性、高硬度、高耐化学药品性和高剪切强度,若与聚氨酯胶粘剂组合,则可利用两者优点:互补缺点,能翻造 出既有一定柔软性,又有相当粘合强度的较为理想的结构胶粘剂。因此,国外对环氧改性的聚氨酯胶粘剂进行了大量的研制工作。其合成原理是,将含NCO端基的聚氨酯预聚体与含有环氧基团的醇反应,生成端环氧基的聚氨酯,后者骨架具有聚氨酯特性;交联固化通过环氧基团与胺的反应而完成,一般采用含胺基官能团的聚脲。制得胶层为聚氨酯-环氧树脂—聚脲结构。

转载自:21世纪精细化工

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