聚氨酯底涂劑的研究及制備

龔洪洋，陸瑜翀，陳 淼，呂亞真，馮 培

（鄭州中原思藍德高科股份有限公司，河南 鄭州 450001）

前 言

聚氨酯膠粘劑因其具有優(yōu)異的力學(xué)性能并且可調(diào)節(jié)性的特點，已經(jīng)在汽車，軌道交通，電器等多個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[1～2]。由于其分子鏈中含有氨基甲酸酯等極性基團，以及活性官能團異氰酸酯基，可以與某些基材表面形成良好的粘接[3]，然而與玻璃等基材粘接效果并不好[4～5]。因此研制一種性能優(yōu)異的聚氨酯粘接劑成為了一個必要的課題，也有了很多報道[6～8]。本文討論了不同種類及用量的物質(zhì)對聚氨酯底涂劑性能的影響。

1 實驗部分

1.1 主要原料

預(yù)聚體 1，實驗室自制，IPDI 型預(yù)聚體，NCO 含量為5%；預(yù)聚體2，IPDI 型預(yù)聚體，NCO 含量為10%，市售；色漿，實驗室自制；乙酸乙酯，市售；粘接促進劑，實驗室自制；聚氨酯膠粘劑：MF613 單組分聚氨酯粘接膠，鄭州中原思藍德高科股份有限公司。

1.2 儀器設(shè)備

四口燒瓶，3L；CMT6000 型萬能拉力機，SANS公司；ME-4002E 型電子天平，梅特勒- 托利多國際有限公司。

1.3 底涂劑的制備

將預(yù)聚體、色漿、溶劑、粘接促進劑一起加入100mL 鋁瓶中，加入6g 的鋼珠1 個，搖晃均勻。

1.4 性能測試

本實驗所制備樣品，全部進行表干、剪切強度等項目檢驗，色漿用量實驗部分的樣品要進行透光度檢測，其中剪切強度按照HG/T-4363-2012《汽車車窗玻璃用單組分聚氨酯膠粘劑》測試，表干及透光度按照某主機廠要求測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 粘接促進劑用量對底涂劑性能的影響

為了考察粘接促進劑用量對底涂劑性能的影響，按照表1 中的配方進行實驗，其性能如表2 所示。

表1 不同粘接促進劑用量制備聚氨酯底涂劑Table 1 The preparation of polyurethane primer with different dosages of adhesion promoter

表2 不同粘接促進劑用量對聚氨酯底涂劑的影響Table 2 The effect of different amounts of adhesion promoter on polyurethane primer

如表2 所示，隨著粘接促進劑用量的增加，表干速度有所加快，這可能是由于粘接促進劑中含有大量的叔胺基，而叔胺基有催化作用所致，在沒加粘接促進劑時，剪切片的破壞形式為60%底漆脫玻璃，這可能是底涂劑中沒有硅烷偶聯(lián)劑，沒能夠與玻璃形成足夠的螯合點所致，當(dāng)粘接促進劑加入8g時，膠與底漆之間的粘接會變得比較差，這主要是由于粘接促進劑中含有大量的硅氧烷結(jié)構(gòu)，在固化過程中會釋放出醇類物質(zhì)，封端聚氨酯膠體中的NCO，使其與底漆反應(yīng)點減少。

2.2 預(yù)聚體2 用量對底涂劑性能的影響

為了考察預(yù)聚體2 用量對底涂劑性能的影響，按照表3 中的配方進行實驗，其性能如表4 所示。

表3 不同預(yù)聚體2 用量制備聚氨酯膠底涂劑Table 3 The preparation of polyurethane primer with different amounts of prepolymer 2

表4 不同預(yù)聚體2 用量對聚氨酯底涂劑性能的影響Table 4 The effect of different amounts of prepolymer 2 on the properties of polyurethane primer

如表4 所示，隨著預(yù)聚體2 用量的增加，底涂劑的表干速率加快，這主要是由于預(yù)聚體2 的NCO活性相對預(yù)聚體1 大很多所致，當(dāng)預(yù)聚體2 用量較少時，膠與底涂劑的粘接較差，這是由于底涂劑中NCO 含量較少所致，當(dāng)預(yù)聚體2 用量較多時底涂劑與玻璃的粘接效果比較差，這是由于底涂劑中的粘接促進劑相對較少。

2.3 色漿用量對底涂劑性能的影響

為了考察色漿用量對底涂劑性能的影響，按照表5 中的配方進行實驗，其性能如表6 所示。

表5 不同色漿用量制備聚氨酯底涂劑Table 5 The preparation of polyurethane primer with different amounts of color paste

表6 不同色漿用量對聚氨酯底涂劑性能的影響Table 6 The effect of different amounts of color paste on polyurethane primer

圖1 不同量炭黑制備底涂劑的涂覆圖Fig.1 The images of primer prepared with different amounts of carbon black

如表6 所示，隨著色漿用量的增多，其表干時間縮短，這可能是由于色漿中的有效物質(zhì)是炭黑，當(dāng)?shù)淄縿┲腥軇]發(fā)完后較多的炭黑可以增加殘留物的干燥程度；而粘接形式隨著色漿用量的增加而變差，這可能是由于較多的炭黑，吸附了部分可以與玻璃表面進行螯合作用官能團，使其有效交接點減少，而當(dāng)色漿用量較少時底涂劑的澤光力有所降低（如圖1 所示）。

3 結(jié) 論

（1）較多的粘接促進劑不利于膠體與底涂之間的粘接，當(dāng)添加量為4g 時，可達到內(nèi)聚破壞。

（2）NCO 活性較大的預(yù)聚體2 用量較多時對底涂劑與玻璃基材的粘接不利，添加量為18g 時，粘接效果最佳。

（3）色漿用量過多時不利于底涂劑與玻璃的粘接，本研究中，添加量為6g 時，涂覆效果良好，粘接破壞形式為內(nèi)聚破壞。