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通用型雙組分溶劑型聚氨酯膠黏劑

日期:2022-03-01 來源:上海威固化工制品有限公司 瀏覽次數:

我國習慣上將早期開發應用的一類溶劑型雙組分聚氨酯膠黏劑稱作“通用型聚氨酯膠黏劑”。這類膠黏劑的主要成分特點是:以聚己二酸乙二醇酯二醇和甲苯二異氰酸酯(TDI)為主要原料制得的端羥基聚氨酯有機溶液作為主劑,以三羥甲基丙烷-甲苯二異氰酸酯加成物的有機溶液作為固化劑,組成雙組分溶劑型聚氨酯膠黏劑。這種膠黏劑廣泛用于金屬和非金屬材料粘接,特別是電絕緣材料滌綸薄膜與多孔材料的復合,絕緣性有的已達H級以上;也可用于一般包裝、裝飾材料等復合。其膠膜強韌,耐沖擊,耐振動,有優異的耐油和耐低溫性能,并能耐水、油、稀酸等介質。現已有系列產品如防凍、耐溫、增強、快固化以及更柔韌等多種型號。

通用型聚氨酯膠黏劑一般室溫固化,溶劑揮發后可獲得一定的初始粘接強度,放置固化數天后可達最高粘接性能。也可在溶劑基本上揮發并且粘接物基本固定后,通過加熱加速固化反應,盡快達到最終強度。

典型的通用型雙組分聚氨酯膠黏劑技術幾乎公開,生產廠家有很多,也促進了聚氨酯膠黏劑在不少領域的應用。通用型聚氨酯膠黏劑一般采用溶液聚合法制備,包括聚酯的合成、甲組分的制備和乙組分的制備。

1聚己二酸乙二醇酯二醇(聚酯)的制備

向用于生產聚酯的不銹鋼反應釜中投入367.5kg乙二醇,加熱并攪拌,加入735kg己二酸,逐步升溫到200~210℃,生成的副產物水經分餾塔排出,當出水量收集到160~180kg,且取樣測定酸值降低到40mgKOH/g以下時,開始由低真空度到高真空度分步抽真空進行減壓反應,以塔頂餾出水的溫度在100~103℃為宜,隔1~4h逐步提高真空度,反應釜溫度可自然提高到220~230℃,隔時取樣測酸值,當酸值低于2mgKOH/g時,可冷卻出料,這樣就可以制得羥值為50~60mgKOH/g(分子量2000左右)的淺黃色黏稠產物。

2改性聚酯樹脂(甲組分)的制備 向反應釜中投入60kg聚己二酸乙二醇酯二醇和5kg乙酸丁酯,開動攪拌,加熱至60℃,加入4~6kg TDI-80(根據聚酯羥值與酸值決定添加量),升溫至110~120℃,黏度逐步增加,當黏度增加到一定程度時,分批加入乙酸乙酯,繼續反應,最后冷卻、加入丙酮溶解。制得淺黃色或黃色透明黏稠液(甲組分)。

3)TMP-TDI加成物(乙組分)的制備 反應釜內加246.5kg TDI-80和212kg乙酸乙酯(一級品),開動攪拌器,滴加預先熔融的三羥甲基丙烷(TMP)60kg,控制滴加速度,使反應溫度維持在65~70℃,2h滴完,并在70~75℃保溫反應1h。冷卻到35℃左右出料,制得外觀為淺黃色的黏稠液(乙組分)。

以上述原料和工藝為基礎,一些廠家開發了不少類似的溶劑型聚氨酯膠黏劑產品。例如聚酯還可以用聚己二酸乙二醇二甘醇酯二醇、聚己二酸乙二醇丙二醇酯二醇等原料,還可以采用少量擴鏈劑如一縮二乙二醇;乙組分制備可以用甘油(丙三醇)替代三羥甲基丙烷。甲組分的溶劑一般是乙酸乙酯或者丙酮,也有的產品為了降低成本,使用少量甲苯,根據降低成本、使用要求等可以用單一溶劑,或者不同比例多種溶劑組成的混合溶劑。不同牌號膠黏劑產品的固含量也不一定相同。

通用型雙組分聚氨酯膠黏劑,國內最初由上海新光化工廠等研制生產,牌號為鐵錨-101膠黏劑,起初膠黏劑甲組分的固含量為30%,黏度(涂-4杯)15~90s。后來為了適應低溶劑含量的要求,某些產品固含量提高到50%。

普通通用型聚氨酯膠黏劑的長期使用溫度在-70~80℃,并能耐水、油、稀酸等介質。通過工藝或配方改進,鐵錨-101甲組分冬天結晶的問題已經解決。101系列產品包括防凍型、耐溫型,例如鐵錨101-H膠黏劑粘接物可在-70~180℃長期使用。

傳統的101型雙組分聚氨酯膠黏劑,兩個組分的配比具有較寬的范圍,根據材料的選擇不同的配比,廠家建議,粘接紙張、皮革、木材,甲/乙質量比在100/(10~20);粘接一般材料,甲/乙質量比在100/(20~40);粘接金屬材料,甲/乙質量比在100/(20~50)。乙組分越多,膠層硬度越高,耐熱性能也就越好。膠黏劑中可加入10%~20%的填料如石英粉、鋁粉、鐵粉以及滑石粉,以增加膠黏層的硬度以及耐熱性,另外還可降低膠黏劑的使用成本。

膠黏劑按甲、乙組分比例配制后即可使用。配好的膠黏劑在密閉條件下25℃可貯存半天到一天時間,根據配比以及環境溫度而變化。如果乙組分用量大,則適應期會縮短。

一般情況下,溫度越低聚氨酯膠黏劑的粘接強度越高,并且仍有良好的柔韌性,所以聚氨酯膠黏劑適合于低溫使用。通用型雙組分聚氨酯膠黏劑可應用于粘接金屬(如鋁、鐵、鋼等)、非金屬(如陶瓷、木材、皮革、塑料等)以及不同材料之間的粘接。通用型雙組分聚氨酯膠黏劑大量用于制造電機上應用的絕緣紙(聚酯薄膜-青殼紙復合)、紙塑復合(彩印紙-聚丙烯薄膜)、鐵板-聚氨酯泡沫體復合以及鬃刷的制造等,用途廣泛。

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