在科技飞速发展的21世纪,人们对绿色生活的呼声越来越高,相应地对化工产品标准也越来越高。由于胶粘剂行业中难以避免使用各种有机溶剂,这不仅对环境造成严重的污染,而且对使用者的身体会造成极大的伤害,难以满足当今发展绿色化学的要求。醇溶剂型聚氨酯(PU)胶粘剂代表了新一代胶粘剂的发展方向。传统的PU胶粘剂大多采用低毒的乙酸乙酯或丙酮作为溶剂,在此类PU胶粘剂中,会存在微量的游离异腈酸酯,对胶粘剂的使用者也会造成身体上的伤害。水基型PU胶粘剂是绿色胶粘剂研制的主要方向,但是目前由于技术上不成熟,还存在着固含量较低、干燥速率较慢和初粘力较低等缺点。本研究通过采用有绿色溶剂之称的碳酸二甲酯作为辅助溶剂,以无水甲醇和无水乙醇为溶剂,制备出不仅满足当下对胶粘剂绿色环保的要求,而且可以通过2种溶剂的复配,调节胶粘剂的干燥速率,获得高固含量产品,从而满足市场需求。
1 试验部分
1.1 试验原料
甲苯二异腈酸酯(TDI),化学纯,韩国进口;聚氧化丙烯二醇[PPG,Mr(相对分子质量)为2000,使用前脱水],化学纯,济宁华凯树脂有限公司;1,4-丁二醇(BDO),分析纯,天津市大茂化学试剂厂;二月桂酸二丁基锡(T-12),分析纯,广东翁江化学试剂有限公司;碳酸二甲酯,分析纯,天津市光复精细化工研究所;丙酮,分析纯,烟台市双双化工有限公司;无水甲醇、无水乙醇,分析纯,天津市风船化学试剂科技有限公司;乙酸乙酯,分析纯,天津市科密欧化学试剂有限公司。
1.2 试验仪器
UTM2502型电子万能试验机,深圳三思纵横科技股份有限公司;PROTEGE 460型傅里叶变换红外光谱仪,美国Nicolet仪器公司。
1.3 试验制备
在带有搅拌装置和冷凝管的三口瓶中,按照配方加入一定量的经真空脱水的PPG和TDI,80~90 ℃下反应约3 h;降温至50 ℃,加入适量的碳酸二甲酯,调节胶粘剂浓度(防止加入扩链剂后发生暴聚、结块);然后加入定量的扩链剂BDO 和数滴催化剂T-12,60~65 ℃反应2 h,以提高PU的Mr;保持65 ℃并按一定比例加入溶剂无水甲醇和无水乙醇,使胶粘剂中游离的NCO反应完全,调节胶粘剂的浓度后,取出胶液并密封保存。胶粘剂的配方如表1所示。
表1 胶粘剂配方
1.4 测定或表征
(1)不挥发物含量:按照GB/T 27931995 标准进行测定。
(2)180°剥离强度:按照GB/T 27901995 标准,采用电子万能试验机进行测定。
(3)拉伸剪切强度:按照GB/T 71242008 标准,采用电子万能试验机进行测定。
(4)结构特征:采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)法进行表征(将胶液均匀涂抹在光滑的覆膜纸上,23 ℃恒温条件下,放置约2 h,制得很薄、透明度良好的胶膜作为试样)。