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随着环保法规的限制和人们环保意识的增强,减少溶剂型聚氨酯的使用成为一个必然的趋势。水性聚氨酯克服了溶剂型聚氨酯有毒、易燃、异味、污染等缺点,因而在胶粘剂、涂料、皮革、织物等很多领域得到广泛应用。然而,单一的水性聚氨酯性能欠佳,主要表现为对非极性基材润湿性差、粘接强度低和初粘力低等缺点,其应用受到限制。为了改善水性聚氨酯的性能,扩大应用领域,需要对其进行改性。
本文以甲苯二异氰酸酯( TDI)、聚醚二元醇、二羟甲基丙酸(DMPA)等为原料合成了性能稳定的水性聚氨酯乳液,以松香作为改性剂,以三羟甲基丙烷(TMP)和环氧树脂为交联剂,得到高性能水性聚氨酯复合乳液。研究了反应温度、反应时间、分散速度、-NCO/- OH总摩尔比、DMPA、松香、TMP、环氧树脂等对乳液和胶膜性能的影响,用红外光谱仪( FTIR)、示差量热扫描仪(DSC)、热重分析(TG)、拉力测试、马尔文粒度分析等测试手段对合成产物进行了结构和性能的表征。在胶粘剂应用方面研究了环氧树脂、松香和助剂用量对粘接性能的影响。
实验结果表明较佳的工艺条件为:为预聚反应温度为80℃,扩链温度70℃,乳液聚合温度为65℃~75℃。预聚反应时间为1.5小时,扩链反应时间为4~5小时,乳液聚合时间为3小时,分散速度约为5000rpm。-NCO/- OH总摩尔比为1.2~1.5; BDO的用量为5%; DMPA的用量为5%;环氧树脂E-44的用量为6%;TMP的用量为3%;松香用量为20%。
以多重改性聚氨酯复合乳液为基料,配以0.3%的消泡剂,0.5%润湿剂,0.6%偶联剂制得的水性聚氨酯复膜胶粘剂性能优良,可满足复合软包装的需要。在多次小试基础上,进行中试试验,中试产品经多家用户试用,认为其性能与国外同类产品相当,建议工业化生产。