水性聚氨酯胶黏剂的合成与性能研究

论文摘要

水性聚氨酯以水为分散介质,因水的挥发潜热比溶剂的要高,导致了水性聚氨酯胶膜干燥时间的延长；自乳化型水性聚氨酯分子链中含有亲水性基团,因此胶膜的耐水性降低；水性聚氨酯一般为线性聚合物,这使胶黏剂的粘接性能以及耐热性受到了一定的限制。为了解决上述问题,本文以聚已二酸-1,4-丁二醇酯二醇（PBA2000）、甲苯二异氰酸酯（TDI）、二羟甲基丙酸（DMPA）、一缩二乙二醇（DEG）为主要原料合成了水性聚氨酯乳液。研究了单体配方组成及反应条件对水性聚氨乳液及其胶膜的影响。结果表明：当初始-NCO/-OH摩尔比为3.2,亲水性基团含量为预聚体质量的1.8%,在30-40℃下中和度控制在100-110%,中和3-5min最后乳化分散可制备出稳定的水性聚氨酯乳液。为了进一步提高胶黏剂对复合薄膜的粘接强度以及耐热性,本文一方面对上述聚氨酯的预聚体进行了封闭处理,使树脂能在100℃左右解封出能够发生交联反应的异氰酸酯基团,同时引入可室温交联的硅烷偶联剂,制备了一种双交联体系的水性聚氨酯乳液。通过对封端反应和硅烷偶联剂改性反应的研究,确定了封闭剂、硅烷偶联剂的最佳用量和最适宜的封端反应温度。红外分析结果证实硅烷偶联剂已被成功地引入到聚氨酯预聚体中。最终制备出的复合改性的水性聚氨酯的性能,从粘接强度以及100℃水煮后的粘接力上都有了明显的提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 水性聚氨酯的分类
• 1.3 水性聚氨酯胶黏剂的特点
• 1.4 水性聚氨酯的结构与性能
• 1.4.1 软段对水性聚氨酯性能的影响
• 1.4.2 硬段对水性聚氨酯性能的影响
• 1.4.3 -NCO（总）/-OH（总）对聚氨酯胶膜性能的影响
• 1.4.4 交联度的影响
• 1.5 水性聚氨酯的乳化方法
• 1.5.1 外乳化法
• 1.5.2 自乳化法
• 1.6 水性聚氨酯的制备方法
• 1.7 水性聚氨酯改性
• 1.7.1 交联改性水性聚氨酯
• 1.7.2 与其他树脂复合改性水性聚氨酯
• 1.8 水性聚氨酯在复合薄膜领域的应用
• 1.8.1 复合包装薄膜用胶粘剂具备的性能
• 1.8.2 高性能复合薄膜胶黏剂
• 1.8.3 水性聚氨酯粘合剂在复合薄膜中存在的一些问题
• 1.9 本论文的研究目的和主要内容
• 第二章 水性聚氨酯乳液的制备
• 2.1 实验方法
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 实验主要仪器及设备
• 2.1.3 水性聚氨酯乳液制备方法
• 2.1.4 分析测试方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 不同扩链剂种类对乳液及胶膜性能的影响
• 2.2.2 初始-NCO/-OH值对聚氨酯乳液及胶膜性能的影响
• 2.2.3 亲水性基团含量对乳液及胶膜性能的影响
• 2.2.4 中和过程的讨论
• 2.2.5 小结
• 第三章 复合改性水性聚氨酯乳液的制备
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验原理
• 3.1.2 改性水性聚氨酯合成工艺
• 3.1.3 解封温度的测定方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 封端型水性聚氨酯的制备
• 3.2.2 硅烷偶联剂改性水性聚氨酯的制备
• 3.2.3 复合改性水性聚氨酯的制备
• 3.2.4 小结
• 第四章 复合工艺的研究
• 4.1 基材对粘接强度的影响
• 4.2 涂布量对粘接性能的影响
• 4.3 熟化温度及时间对粘接性能的影响
• 4.4 复合过程中常见的问题
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书