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当非极性材料表面涂饰的聚氨酯制备方法

发布时间:2021-09-10 13:33:11 阅读: 来源:硅酸铝设备厂家

非极性材料表面涂饰的聚氨酯制备方法

摘要:本文使用直接测试 PU 和 EPDM 结合强度的方法引申计的标定及复零:丈量标准长度,进行了聚氨酯组成和合成工艺的研究,获得了与非极性材料具有良好结合力的表面涂饰料。

1 引言

聚乙烯( PE )、聚丙烯( PP )和乙丙三元共聚体( EPDM )分子结构上缺乏极性基团,即所谓非极性材料。其表面涂饰的难处在于与涂料的附着力较低。本文结合聚氨酯( PU )涂料组成,合成工艺等的研究,试图以直接测试涂膜和 EPDM 结合力的方法( GB ,图 1 ),获得性能较好的涂料。在涂料基体的选择方面,由于聚氨酯具有良好的吸附和化学粘合作用,低温性能优越,耐磨,抗老化,抗冲击,耐油,填隙性等均好,且固化温度低,所以特别适用于热敏性材料 。

2 实验部分

2.1 主要原料与试剂

2,4 甲苯二异氰酸酯(实验试剂)(简称 TDI ) 1,1,1 三羟甲基丙烷(实验试剂)(简称 TMP ) 对苯二酚( CP ) 1,4 丁二醇( CP ) 聚酯多元醇(工业级) EPDM (工业级) 3,3' 二氯 4,4' 二氨基二苯甲烷(工业级)(简称 MOCA ) 2,2 二甲基 3,3,5,5 四异氰酸基三苯甲烷(工业级)(简称 7900 )

2.2 实验方法

2.2.1 主剂的制备(端羟基组份)

聚酯多元醇减压脱水,按一定比例加入 TDI ,在 60 ℃ ~65 ℃ ×2hr 条件下反应,然后加入扩链剂,再维持上述温度 2hr ,熟化 90 ℃ ×0. 5hr 。

2.2.2 交联剂的制备(端异氰酸基组份)

TDI 和适当的溶剂加热,滴加三羟甲基丙烷,温度控制在 60 ℃ ~65 ℃ ,然后缓慢升温到 90 ℃ ,保温 30min ,冷却,再加入对苯二酚 60 ℃ ~65 ℃ ×2hr 。

2.2.3 试样制备

将上述两个组份,按一定比例混合( NCO/OH=1.15 ),然后按 0.5% 的量加入偶联剂作为涂料,均匀涂于 EPDM 和聚氯乙烯( PVC ),试样晾置 10~20min ,趁 PU 未固化前将两试件复合,室温放置 24hr 待测。

2.3 性能测试

2.3.1 测试方法

参照 GB 标准进行,试样宽度 50mm 。

2.3.2 测试原理

适当地选择 PVC 、 EPDM 和 PU ,使得 EPDM 和 PU 的界面 a 比较容易发生破坏,则测得的强度数值就是非极性材料 EPDM 和 PU 的结合力。然后不断调整 PU 组成等参数,本实验在测试值达到 200N 以上时,发生 PU 或者 EPDM 的基体破坏,可见涂料与 EPDM 的结合力已达到很好的强度。

3 结果与讨论

3.1 主剂的组成和工艺

3.1.1 聚酯的选用

常用的多羟基组份为聚酯、聚醚等,聚酯的机械性能优于聚醚。本实验选用的聚酯为已二酸和乙二醇缩合的二羟基产物,基分子量由羟值表征。分子量对性能的影响见表 1 。分子量为 1300 的聚酯合成的涂料与 EPDM 的结合很好。聚酯的分子较大时可能由于减少了氨基甲酸酯的含量,使性能下降 。 表 1 聚酯分子量的影响 由羟值计算的聚酯分子量 测试值( N ) 1300 >200 1600 100~150 1900 ~100

3.1.2 扩链剂

实验中选用了三种扩链剂,结果见表 2 。丁二醇作为扩链剂满足使用要求。 MOCA 含有苯环和氨基,虽然从理论上讲,具有较好的机械强度、模量、粘附性、耐热等, 但是由于刚性太大,结果性能较差。 表 2 扩链剂的影响 扩链剂 测试值( N ) 乙二我们将竭诚为您服务!醇 100~150 丁二醇 200 MOCA 100~150 3.1.3 .主剂制备工艺

在温度低于 50 ℃ 时,反应不能顺利进行,时间过长。温度大于 100 ℃ ,则易发生副反应,产生凝胶。反应时间短,由于聚酯未反应完全, NCO 含量过高,使丁二醇不能在主链的端基上。反应时间长, NCO 容易损失,使丁二醇不能发挥扩链剂作用。

3.1.4 催化剂

实验选用二丁基二月桂酸锡 0.1% 与三乙烯二胺 0.2% 组成复合催化剂,加入反应体系,可使聚酯和 TDI 反应后的 NCO 值明显下降。若不加催化剂,则在反应条件下 NCO 值过高,特别在用 MOCA 扩链时,将很快产生凝并呈增长态势胶使反应失败。

3.2 交联剂选用和制备

3.2.1 交联剂的选用

交联剂的影响如表 3 中所示, TMP/TDI 是常用的 PU 交联剂, HXT 是 Bayer 公司生产的 HDI 三聚体,结果都较差。江苏恒大胶粘剂厂生产的 7900 虽然有很好的强度,但是该产品为氯苯溶液,毒性和污染较大,且价格较高,不太理想。 TMP/ 对苯二酚 /TDI 作为交联剂能满足使用要求。 表 3 交联剂的影响 交联剂 测试值展开产品质量研发( N ) TMP/TDI HXT 100 7900 >200 TMP/ 对苯二酚 /TDI >200

3.2.2 交联剂的制备工艺

制备同主剂的工艺相似,但 TMP 采用滴加工艺可防止凝胶,对苯二酚引入了苯环,增加了 PU 的硬段含量,使产品具有较高的交联密度 ,交联剂的制备不可使用催化剂。

3.2.3 偶联剂及其使用方法

有机硅偶联剂可大幅度提高产品界面结合力(表 4 ),本实验使用 KH550 , KH570 进行了比较试验,结果 KH550 性能最理想。 KH550 一般用乙酸乙酯溶解后加入,否则易出现片状物。 表 4 偶联剂的影响 偶联剂 性能( N ) 无 ~100 KH570 KH550 >200

4 . 结论

本实验确定了一种与 EPDM 有良好结合力的聚氨酯配方,可望用于非级性材料的表面涂饰。(end)

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