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    聚氨酯膠黏劑的結構與性能

    來源:中國膠粘劑網  作者:*  日期:2009-11-17
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      嵌段共聚物

      雙組份聚氨酯膠黏劑的主劑通常是含有羥基的聚氨酯多元醇,固化劑往往是多元醇和異氰酸酯的加成物。使用時,兩組分按比例混合后,主劑的-OH 與固化劑的-NCO 基進一步氨酯化反應。

      因為固化劑一般是三元加成物,這種擴鏈反應生成網狀高分子結構,形成牢固的粘結層。固化反應產
      嵌段共聚物

      雙組份聚氨酯膠黏劑主劑通常是含有羥基的聚氨酯多元醇,固化劑往往是多元醇和異氰酸酯的加成物。使用時,兩組分按比例混合后,主劑的-OH 與固化劑的-NCO 基進一步氨酯化反應。


      因為固化劑一般是三元加成物,這種擴鏈反應生成網狀高分子結構,形成牢固的粘結層。固化反應產生軟段和硬段相間的嵌段共聚物。


      軟段和硬段

      軟段是指線性聚酯、聚醚等,一般來說聚酯型比聚醚型具有更高的強度硬度,這是因為酯基的極性大,內聚能比醚基(-C-0-C-)高好幾倍,所以機械強度高。醚基較易旋轉,分子柔順性較好,有優(yōu)越的低溫柔軟性,同時醚基的耐水性也比酯基好。


      硬段主要指氨酯鍵,是由-NCO 基和-OH 基反應而生成。不同的多異氰酸酯對性能有不同的影響,具有對稱結構的異氰酸酯能使分子結構規(guī)整,促進結晶,能使粘合劑具有較高的機械強度。


      芳香族異氰酸酯比脂肪族內聚力大,也給膠黏劑提供機械強度方面的貢獻。


      嵌段共聚物結構變化和性能

      軟、硬鏈段相間的分子結構,可示意如下:


      ——軟段——硬段——軟段——硬段——軟段——

      通過調節(jié)軟、硬段的品種、比例、主鏈結構的支化程度等都可以對膠的性能產生影響。


      當膠黏劑分子量一定時,軟段分子量大了,就意味著硬段的嵌入量少,這會使強度下降。但如果軟段是聚酯、分子量越高結晶性也越高,又能使機械強度提高。如果軟段是聚醚,則情況就不同了,因為聚醚的分子量越大,規(guī)整性就越差。


      由于鏈段結構不同,其分子的規(guī)整也不同。分子的規(guī)整性越好則其結晶性越強,而結晶性對大分子內聚能影響很大,結晶性越大,粘合層的粘接力則越大。所以要想取得高的粘合強度就要選擇高結晶性的分子結構。影響結晶性的因素很多,如側基越小,軟段分子量越大結晶性越高,可以提高粘合劑的初黏力和最終剝離力。大的側基會影響結晶性,卻可以保護酯鍵,提高抗熱氧化,耐水解性能,所以結晶度的選擇要適度。


      主劑分子量對性能的影響

      雙組分聚氨酯膠黏劑的主劑也是軟、硬段相間的嵌段共聚物,固化反應不過是進一步的擴鏈。


      但固化(熟化)之前主劑的分子量將決定復合工藝的適性。分子量小的粘合劑,涂布性能好,流平性好,但初黏強度低;反之,分子量大初黏性好,但流平性差。膠黏劑助劑的分子量還會影響固化后最終達到的性能指標,所以要找到一個平衡點,既要考慮加工過程,又要顧及最終效果,適當的分子量是主劑設計的關鍵。


      黏度的概念

      流體或半流體流動難易的程度叫黏度。我們有這樣的經驗,稀的液體留得快;黏稠的流體在攪拌的時候阻力大。但這不過是感覺,黏和稀是相對的。這里討論的是可定量測定的黏度。比如讓液體通過一根細管道,觀察液體流動的速度,通過計算求得黏度值。還可以把液體放在容器里面,插入一根螺旋槳,并且讓它旋轉,測量旋轉時的阻力,再把阻力換算成黏度。


      上面說的兩種方法就是兩種黏度測量儀的原理,前一種是黏度杯,后一種是旋轉黏度儀。旋轉黏度儀測量出來的粘度是絕對黏度,單位叫Ps 或mPa.s。


      黏度杯測量的讀數是時間,實際測量的是液體通過黏度杯底部小孔的流速。黏度杯的容積是固定的,流空的時間短,說明流速快,反之則流速慢。流動速度慢,說明黏度大,讀出的秒數也大。黏度杯等靠重力測量的儀器測出來的黏度是運動黏度,單位cSt(厘·斯)。


      運動黏度×比重=絕對黏度

      因為同樣黏度的兩種物質,比重大的肯定流出時間短些。在油墨說明書中,一般要求白墨比彩墨低1 秒一2 秒,實際上適宜的彩墨和白墨工作黏度是差不多的,只是白墨中的鈦白粉比重高達3.9,并且含量也高,達25%一30%,所以白墨比彩墨比重大。



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