WPU胶粘剂的改性方法研究(2)

2019-02-28 22:38

各种WPU胶膜的机械性能如表4所示。由表4可知:S1、S2具有更高的拉伸强度和初始模量,这是因为PAD有更多的极性特征。DMPA含量也是拉伸强度增加的一个重要因素,通常情况下,拉伸强度和初始模量随着DMPA含量的增加而升高[8,18]。所以,以PAD为多元醇组分,同时适当增加DMPA含量,可有效提高WPU胶膜的机械性能。

1.3.5 采用最佳黏土浓度

Rahman等合成了含有不同浓度黏土[w(黏土)=0~5%]的WPU/黏土纳米复合物,并研究了其对粘接强度的影响。研究结果表明:黏土在多元醇中的最佳分散温度为80℃,保温3h;XRD证实了WPU/黏土纳米复合物中黏土用多元醇的剥落分散特性,由FT-IR和1H-NMR光谱可得出黏土组分不参与反应的结论;WPU/黏土纳米复合物分散体系的颗粒尺寸随着黏土浓度的增加而增大;水溶胀性在w(黏土)<2%时呈下降趋势,之后趋于稳定;热稳定性、机械性能和粘接强度随黏土浓度的增加而增加,当w(黏土)=2%时均达到相对最大值。因此,在WPU中添加质量分数为2%的黏土,可提高WPU的热稳定性、机械性能和粘接强度。

含有不同粘土浓度的WPU/黏土纳米复合物的XRD分析表明,每个样品都在2θ=19.26处有一个宽的无定形衍射峰,与纯的WPU相同,这个峰与WPU的无定形相有关。黏土的特征峰在2θ=6.95处,与WPU形成纳米复合物后完全消失,而且在2θ=0.5~6.95范围内没有衍射峰出现。说明大部分黏土薄片剥落了。对许多不含离子的溶剂型PU纳米复合物而言,黏土薄片之间的静电作用力有将PU链挤出的趋势,导致了PU的夹层结构。

热重分析(TGA)是衡量WPU/黏土纳米复合物膜热稳定性的良好方法,各种膜的TGA曲线如图4所示。由图4可知:所有样品都有两个阶段的分解,说明黏土对复合物的分解阶段没有影响;分解温度明显上升,说明复合物的热稳定性提高了(这是黏土的高热稳定性以及黏土颗粒与PU阵列相互作用导致的)。

黏土含量对WPU/黏土纳米复合物粘接强度的影响如图5所示。

研究发现,织物/胶粘剂界面层不会破裂,反而胶粘剂层本身会破裂。这说明固态WPU/黏土纳米复合物的强度与织物/胶粘剂吸引力相比是更重要的影响因素。粘接强度随黏土含量的增加呈先升后降态势,当w(黏土)=2%时达到相对最大值。这可能是随着黏土含量的增加,胶膜力学性能增强,导致锦纶布的机械密封性增强、粘接力增加;但黏土过量时会呈凝聚状态,导致粘接强度下降。

1.3.6 形成IPN结构

Lee等用聚苯乙烯(PS)与WPU形成的IPN结构来改性WPU,并研究了WPU/PS复

合物的性能、WPU区以及PS区的交联密度等(研究内容包括分散尺寸、TEM形态、机械性能、动态力学性能、水溶胀性以及在甲苯中的溶胀性)。研究结果表明:反向核(PS)/壳(WPU)结构界线明确,而且区域尺寸和膜性能可用胶乳组成和两相交联密度来控制;由于WPU与PS形成了密集的互锁结构,WPU膜的机械性能得到了提高。

Kim等以聚丙烯酸酯橡胶(PAR)与WPU形成IPN结构来改性WPU,所用单体为丙烯酸甲酯(MA)、丙烯酸乙酯(EA)或丙烯酸丁酯(BA)。研究结果表明:WPU与PMA可形成类似单一网络的完全互锁结构;当m(WPU)∶m(PMA)=50∶50时,交联密度最大,机械性能最好,协同作用也达到最大化,说明此时互穿程度相对最大。由此可见,WPU与PAR形成IPN结构可有效改善WPU的机械强度。 2 结论

(1)目前,世界合成胶粘剂的发展趋势是环保化和高性能化。随着环保法规的日趋严格,各发达国家都在积极研制水性胶粘剂,从而促进了新型WPU更广泛、更深入地研究和应用,对其性能的要求也进一步提高。复合改性可以有效提高WPU的综合性能,但各种因素对复合改性性能的影响需要深入研究。

(2)应充分利用PU分子的可设计性,探索新的合成方法和工艺:在PU链上引入特殊功能的分子结构,以获得具有更多功能的、低VOC(挥发性有机化合物)含量的PU胶粘剂;当PU体系的表面性能比整体性能更重要时,在PU体系中添加表面改性剂显然比整体改性更加有效,如研究耐高温UV固化PU体系的表面改性,以使PU体系可应用于高性能工程领域;将WPU与增塑淀粉结合起来,可制得一种混合性良好的混合物,既可提高淀粉基材料的机械性能和耐水性,也可使WPU具有生物降解性;进一步研究纳米材料改性WPU胶粘剂等。

(3)应重视应用技术的研究,加快复合改性WPU胶粘剂的生产和推广。随着经济的发展和WPU消费需求的增大,高性能的WPU胶粘剂必将取得长足的发展,WPU胶粘剂将会有着更加广阔的应用前景。


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