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通用型双组分溶剂型聚氨酯胶黏剂

日期:2022-03-01 来源:上海威固化工制品有限公司 浏览次数:

我国习惯上将早期开发应用的一类溶剂型双组分聚氨酯胶黏剂称作“通用型聚氨酯胶黏剂”。这类胶黏剂的主要成分特点是:以聚己二酸乙二醇酯二醇和甲苯二异氰酸酯(TDI)为主要原料制得的端羟基聚氨酯有机溶液作为主剂,以三羟甲基丙烷-甲苯二异氰酸酯加成物的有机溶液作为固化剂,组成双组分溶剂型聚氨酯胶黏剂。这种胶黏剂广泛用于金属和非金属材料粘接,特别是电绝缘材料涤纶薄膜与多孔材料的复合,绝缘性有的已达H级以上;也可用于一般包装、装饰材料等复合。其胶膜强韧,耐冲击,耐振动,有优异的耐油和耐低温性能,并能耐水、油、稀酸等介质。现已有系列产品如防冻、耐温、增强、快固化以及更柔韧等多种型号。

通用型聚氨酯胶黏剂一般室温固化,溶剂挥发后可获得一定的初始粘接强度,放置固化数天后可达最高粘接性能。也可在溶剂基本上挥发并且粘接物基本固定后,通过加热加速固化反应,尽快达到最终强度。

典型的通用型双组分聚氨酯胶黏剂技术几乎公开,生产厂家有很多,也促进了聚氨酯胶黏剂在不少领域的应用。通用型聚氨酯胶黏剂一般采用溶液聚合法制备,包括聚酯的合成、甲组分的制备和乙组分的制备。

1聚己二酸乙二醇酯二醇(聚酯)的制备

向用于生产聚酯的不锈钢反应釜中投入367.5kg乙二醇,加热并搅拌,加入735kg己二酸,逐步升温到200~210℃,生成的副产物水经分馏塔排出,当出水量收集到160~180kg,且取样测定酸值降低到40mgKOH/g以下时,开始由低真空度到高真空度分步抽真空进行减压反应,以塔顶馏出水的温度在100~103℃为宜,隔1~4h逐步提高真空度,反应釜温度可自然提高到220~230℃,隔时取样测酸值,当酸值低于2mgKOH/g时,可冷却出料,这样就可以制得羟值为50~60mgKOH/g(分子量2000左右)的浅黄色黏稠产物。

2改性聚酯树脂(甲组分)的制备 向反应釜中投入60kg聚己二酸乙二醇酯二醇和5kg乙酸丁酯,开动搅拌,加热至60℃,加入4~6kg TDI-80(根据聚酯羟值与酸值决定添加量),升温至110~120℃,黏度逐步增加,当黏度增加到一定程度时,分批加入乙酸乙酯,继续反应,最后冷却、加入丙酮溶解。制得浅黄色或黄色透明黏稠液(甲组分)。

3)TMP-TDI加成物(乙组分)的制备 反应釜内加246.5kg TDI-80和212kg乙酸乙酯(一级品),开动搅拌器,滴加预先熔融的三羟甲基丙烷(TMP)60kg,控制滴加速度,使反应温度维持在65~70℃,2h滴完,并在70~75℃保温反应1h。冷却到35℃左右出料,制得外观为浅黄色的黏稠液(乙组分)。

以上述原料和工艺为基础,一些厂家开发了不少类似的溶剂型聚氨酯胶黏剂产品。例如聚酯还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,还可以采用少量扩链剂如一缩二乙二醇;乙组分制备可以用甘油(丙三醇)替代三羟甲基丙烷。甲组分的溶剂一般是乙酸乙酯或者丙酮,也有的产品为了降低成本,使用少量甲苯,根据降低成本、使用要求等可以用单一溶剂,或者不同比例多种溶剂组成的混合溶剂。不同牌号胶黏剂产品的固含量也不一定相同。

通用型双组分聚氨酯胶黏剂,国内最初由上海新光化工厂等研制生产,牌号为铁锚-101胶黏剂,起初胶黏剂甲组分的固含量为30%,黏度(涂-4杯)15~90s。后来为了适应低溶剂含量的要求,某些产品固含量提高到50%。

普通通用型聚氨酯胶黏剂的长期使用温度在-70~80℃,并能耐水、油、稀酸等介质。通过工艺或配方改进,铁锚-101甲组分冬天结晶的问题已经解决。101系列产品包括防冻型、耐温型,例如铁锚101-H胶黏剂粘接物可在-70~180℃长期使用。

传统的101型双组分聚氨酯胶黏剂,两个组分的配比具有较宽的范围,根据材料的选择不同的配比,厂家建议,粘接纸张、皮革、木材,甲/乙质量比在100/(10~20);粘接一般材料,甲/乙质量比在100/(20~40);粘接金属材料,甲/乙质量比在100/(20~50)。乙组分越多,胶层硬度越高,耐热性能也就越好。胶黏剂中可加入10%~20%的填料如石英粉、铝粉、铁粉以及滑石粉,以增加胶黏层的硬度以及耐热性,另外还可降低胶黏剂的使用成本。

胶黏剂按甲、乙组分比例配制后即可使用。配好的胶黏剂在密闭条件下25℃可贮存半天到一天时间,根据配比以及环境温度而变化。如果乙组分用量大,则适应期会缩短。

一般情况下,温度越低聚氨酯胶黏剂的粘接强度越高,并且仍有良好的柔韧性,所以聚氨酯胶黏剂适合于低温使用。通用型双组分聚氨酯胶黏剂可应用于粘接金属(如铝、铁、钢等)、非金属(如陶瓷、木材、皮革、塑料等)以及不同材料之间的粘接。通用型双组分聚氨酯胶黏剂大量用于制造电机上应用的绝缘纸(聚酯薄膜-青壳纸复合)、纸塑复合(彩印纸-聚丙烯薄膜)、铁板-聚氨酯泡沫体复合以及鬃刷的制造等,用途广泛。

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