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聚氨酯胶黏剂的结构与性能

2012-10-15 09:28  建筑招聘网  【  【打印】【我要纠错】

  嵌段共聚物

  双组份聚氨酯胶黏剂的主剂通常是含有羟基的聚氨酯多元醇,固化剂往往是多元醇和异氰酸酯的加成物。使用时,两组分按比例混合后,主剂的-OH 与固化剂的-NCO 基进一步氨酯化反应。

  因为固化剂一般是三元加成物,这种扩链反应生成网状高分子结构,形成牢固的粘结层。固化反应产生软段和硬段相间的嵌段共聚物。

  软段和硬段

  软段是指线性聚酯、聚醚等,一般来说聚酯型比聚醚型具有更高的强度和硬度,这是因为酯基的极性大,内聚能比醚基(-C-0-C-)高好几倍,所以机械强度高。醚基较易旋转,分子柔顺性较好,有优越的低温柔软性,同时醚基的耐水性也比酯基好。

  硬段主要指氨酯键,是由-NCO 基和-OH 基反应而生成。不同的多异氰酸酯对性能有不同的影响,具有对称结构的异氰酸酯能使分子结构规整,促进结晶,能使粘合剂具有较高的机械强度。

  芳香族异氰酸酯比脂肪族内聚力大,也给胶黏剂提供机械强度方面的贡献。

  嵌段共聚物结构变化和性能

  软、硬链段相间的分子结构,可示意如下:

  ——软段——硬段——软段——硬段——软段——

  通过调节软、硬段的品种、比例、主链结构的支化程度等都可以对胶的性能产生影响。

  当胶黏剂分子量一定时,软段分子量大了,就意味着硬段的嵌入量少,这会使强度下降。但如果软段是聚酯、分子量越高结晶性也越高,又能使机械强度提高。如果软段是聚醚,则情况就不同了,因为聚醚的分子量越大,规整性就越差。

  由于链段结构不同,其分子的规整也不同。分子的规整性越好则其结晶性越强,而结晶性对大分子内聚能影响很大,结晶性越大,粘合层的粘接力则越大。所以要想取得高的粘合强度就要选择高结晶性的分子结构。影响结晶性的因素很多,如侧基越小,软段分子量越大结晶性越高,可以提高粘合剂的初黏力和最终剥离力。大的侧基会影响结晶性,却可以保护酯键,提高抗热氧化,耐水解性能,所以结晶度的选择要适度。

  主剂分子量对性能的影响

  双组分聚氨酯胶黏剂的主剂也是软、硬段相间的嵌段共聚物,固化反应不过是进一步的扩链。

  但固化(熟化)之前主剂的分子量将决定复合工艺的适性。分子量小的粘合剂,涂布性能好,流平性好,但初黏强度低;反之,分子量大初黏性好,但流平性差。胶黏剂助剂的分子量还会影响固化后最终达到的性能指标,所以要找到一个平衡点,既要考虑加工过程,又要顾及最终效果,适当的分子量是主剂设计的关键。

  黏度的概念

  流体或半流体流动难易的程度叫黏度。我们有这样的经验,稀的液体留得快;黏稠的流体在搅拌的时候阻力大。但这不过是感觉,黏和稀是相对的。这里讨论的是可定量测定的黏度。比如让液体通过一根细管道,观察液体流动的速度,通过计算求得黏度值。还可以把液体放在容器里面,插入一根螺旋桨,并且让它旋转,测量旋转时的阻力,再把阻力换算成黏度。

  上面说的两种方法就是两种黏度测量仪的原理,前一种是黏度杯,后一种是旋转黏度仪。旋转黏度仪测量出来的粘度是绝对黏度,单位叫Ps 或mPa.s.

  黏度杯测量的读数是时间,实际测量的是液体通过黏度杯底部小孔的流速。黏度杯的容积是固定的,流空的时间短,说明流速快,反之则流速慢。流动速度慢,说明黏度大,读出的秒数也大。黏度杯等靠重力测量的仪器测出来的黏度是运动黏度,单位cSt(厘·斯)。

  运动黏度×比重=绝对黏度

  因为同样黏度的两种物质,比重大的肯定流出时间短些。在油墨说明书中,一般要求白墨比彩墨低1 秒一2 秒,实际上适宜的彩墨和白墨工作黏度是差不多的,只是白墨中的钛白粉比重高达3.9,并且含量也高,达25%一30%,所以白墨比彩墨比重大

责任编辑:向日葵
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