綠色環(huán)保型聚氨酯膠粘劑的制備及性能研究
以TDI（甲苯二異氰酸酯）和PPG（聚氧化丙烯二醇）為基本原料、無(wú)水甲醇和無(wú)水乙醇為復(fù)配溶劑和BDO（1，4-丁二醇）為交聯(lián)劑，制備出綠色環(huán)保型PU（聚氨酯）膠粘劑，并著重探討了PU的結(jié)構(gòu)，反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間等對(duì)膠粘劑性能的影響。研究結(jié)果表明：當(dāng)PU中硬段質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%、反應(yīng)溫度為80 ℃、反應(yīng)時(shí)間約3 h、加入擴(kuò)鏈劑后的反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間分別為60 ℃和2 h左右時(shí)，制得的膠粘劑具有相對(duì)最好的綜合性能（剝離強(qiáng)度為0.88 kN/m、剪切強(qiáng)度為0.19 kN/m，并且膠液均勻透明、穩(wěn)定不分層）；此外，該P(yáng)U膠粘劑以混合醇為溶劑，故不含對(duì)人體有害的游離—NCO，是一種環(huán)保型的膠粘劑。
【關(guān)鍵詞】聚氨酯；膠粘劑；環(huán)保；碳酸二甲酯；醇溶劑
0 前言
在科技飛速發(fā)展的21世紀(jì)，人們對(duì)綠色生活的呼聲越來越高，相應(yīng)地對(duì)化工產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)也越來越高。由于膠粘劑行業(yè)中難以避免使用各種有機(jī)溶劑，這不僅對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，而且對(duì)使用者的身體會(huì)造成極大的傷害，難以滿足當(dāng)今發(fā)展綠色化學(xué)的要求。醇溶劑型聚氨酯（PU）膠粘劑代表了新一代膠粘劑的發(fā)展方向。傳統(tǒng)的PU膠粘劑大多采用低毒的乙酸乙酯或丙酮作為溶劑，在此類PU膠粘劑中，會(huì)存在微量的游離異腈酸酯，對(duì)膠粘劑的使用者也會(huì)造成身體上的傷害。水基型PU膠粘劑是綠色膠粘劑研制的主要方向，但是目前由于技術(shù)上不成熟，還存在著固含量較低、干燥速率較慢和初粘力較低等缺點(diǎn)。本研究通過采用有“綠色溶劑”之稱的碳酸二甲酯作為輔助溶劑，以無(wú)水甲醇和無(wú)水乙醇為溶劑，制備出不僅滿足當(dāng)下對(duì)膠粘劑綠色環(huán)保的要求，而且可以通過2種溶劑的復(fù)配，調(diào)節(jié)膠粘劑的干燥速率，獲得高固含量產(chǎn)品，從而滿足市場(chǎng)需求。
1 試驗(yàn)部分
1.1 試驗(yàn)原料
甲苯二異腈酸酯（TDI），化學(xué)純，韓國(guó)進(jìn)口；聚氧化丙烯二醇[PPG，Mr（相對(duì)分子質(zhì)量）為2000，使用前脫水]，化學(xué)純，濟(jì)寧華凱樹脂有限公司；1，4-丁二醇（BDO），分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠；二月桂酸二丁基錫（T-12），分析純，廣東翁江化學(xué)試劑有限公司；碳酸二甲酯，分析純，天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；丙酮，分析純，煙臺(tái)市雙雙化工有限公司；無(wú)水甲醇、無(wú)水乙醇，分析純，天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司；乙酸乙酯，分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司。
1.2 試驗(yàn)儀器
UTM2502型電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，深圳三思縱橫科技股份有限公司；PROTEGE 460型傅里葉變換紅外光譜儀，美國(guó)Nicolet儀器公司。
1.3 試驗(yàn)制備
在帶有攪拌裝置和冷凝管的三口瓶中，按照配方加入一定量的經(jīng)真空脫水的PPG和TDI，80~90 ℃下反應(yīng)約3 h；降溫至50 ℃，加入適量的碳酸二甲酯，調(diào)節(jié)膠粘劑濃度（防止加入擴(kuò)鏈劑后發(fā)生暴聚、結(jié)塊）；然后加入定量的擴(kuò)鏈劑BDO 和數(shù)滴催化劑T-12，60~65 ℃反應(yīng)2 h，以提高PU的Mr；保持65 ℃并按一定比例加入溶劑無(wú)水甲醇和無(wú)水乙醇，使膠粘劑中游離的—NCO反應(yīng)完全，調(diào)節(jié)膠粘劑的濃度后，取出膠液并密封保存。膠粘劑的配方如表1所示。
表1 膠粘劑配方
1.4 測(cè)定或表征
（1）不揮發(fā)物含量：按照GB/T 2793—1995 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)定。
（2）180°剝離強(qiáng)度：按照GB/T 2790—1995 標(biāo)準(zhǔn)，采用電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測(cè)定。
（3）拉伸剪切強(qiáng)度：按照GB/T 7124—2008 標(biāo)準(zhǔn)，采用電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測(cè)定。
（4）結(jié)構(gòu)特征：采用傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）法進(jìn)行表征（將膠液均勻涂抹在光滑的覆膜紙上，23 ℃恒溫條件下，放置約2 h，制得很薄、透明度良好的膠膜作為試樣）。
