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聚氨酯膠黏劑的結(jié)構(gòu)與性能

來源:中國膠粘劑網(wǎng) 　作者:* 　日期:2009-11-17
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　　嵌段共聚物

　　雙組份聚氨酯膠黏劑的主劑通常是含有羥基的聚氨酯多元醇，固化劑往往是多元醇和異氰酸酯的加成物。使用時，兩組分按比例混合后，主劑的-OH 與固化劑的-NCO 基進(jìn)一步氨酯化反應(yīng)。

　　因?yàn)楣袒瘎┮话闶侨映晌铮@種擴(kuò)鏈反應(yīng)生成網(wǎng)狀高分子結(jié)構(gòu)，形成牢固的粘結(jié)層。固化反應(yīng)產(chǎn)生軟段和硬段相間的嵌段共聚物。

　　軟段和硬段

　　軟段是指線性聚酯、聚醚等，一般來說聚酯型比聚醚型具有更高的強(qiáng)度和硬度，這是因?yàn)轷セ臉O性大，內(nèi)聚能比醚基(-C-0-C-)高好幾倍，所以機(jī)械強(qiáng)度高。醚基較易旋轉(zhuǎn)，分子柔順性較好，有優(yōu)越的低溫柔軟性，同時醚基的耐水性也比酯基好。

　　硬段主要指氨酯鍵，是由-NCO 基和-OH 基反應(yīng)而生成。不同的多異氰酸酯對性能有不同的影響，具有對稱結(jié)構(gòu)的異氰酸酯能使分子結(jié)構(gòu)規(guī)整，促進(jìn)結(jié)晶，能使粘合劑具有較高的機(jī)械強(qiáng)度。

　　芳香族異氰酸酯比脂肪族內(nèi)聚力大，也給膠黏劑提供機(jī)械強(qiáng)度方面的貢獻(xiàn)。

　　嵌段共聚物結(jié)構(gòu)變化和性能

　　軟、硬鏈段相間的分子結(jié)構(gòu)，可示意如下:

　　——軟段——硬段——軟段——硬段——軟段——

　　通過調(diào)節(jié)軟、硬段的品種、比例、主鏈結(jié)構(gòu)的支化程度等都可以對膠的性能產(chǎn)生影響。

　　當(dāng)膠黏劑分子量一定時，軟段分子量大了，就意味著硬段的嵌入量少，這會使強(qiáng)度下降。但如果軟段是聚酯、分子量越高結(jié)晶性也越高，又能使機(jī)械強(qiáng)度提高。如果軟段是聚醚，則情況就不同了，因?yàn)榫勖训姆肿恿吭酱螅?guī)整性就越差。

　　由于鏈段結(jié)構(gòu)不同，其分子的規(guī)整也不同。分子的規(guī)整性越好則其結(jié)晶性越強(qiáng)，而結(jié)晶性對大分子內(nèi)聚能影響很大，結(jié)晶性越大，粘合層的粘接力則越大。所以要想取得高的粘合強(qiáng)度就要選擇高結(jié)晶性的分子結(jié)構(gòu)。影響結(jié)晶性的因素很多，如側(cè)基越小，軟段分子量越大結(jié)晶性越高，可以提高粘合劑的初黏力和最終剝離力。大的側(cè)基會影響結(jié)晶性，卻可以保護(hù)酯鍵，提高抗熱氧化，耐水解性能，所以結(jié)晶度的選擇要適度。

　　主劑分子量對性能的影響

　　雙組分聚氨酯膠黏劑的主劑也是軟、硬段相間的嵌段共聚物，固化反應(yīng)不過是進(jìn)一步的擴(kuò)鏈。

　　但固化(熟化)之前主劑的分子量將決定復(fù)合工藝的適性。分子量小的粘合劑，涂布性能好，流平性好，但初黏強(qiáng)度低;反之，分子量大初黏性好，但流平性差。膠黏劑助劑的分子量還會影響固化后最終達(dá)到的性能指標(biāo)，所以要找到一個平衡點(diǎn)，既要考慮加工過程，又要顧及最終效果，適當(dāng)?shù)姆肿恿渴侵鲃┰O(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

　　黏度的概念

　　流體或半流體流動難易的程度叫黏度。我們有這樣的經(jīng)驗(yàn)，稀的液體留得快;黏稠的流體在攪拌的時候阻力大。但這不過是感覺，黏和稀是相對的。這里討論的是可定量測定的黏度。比如讓液體通過一根細(xì)管道，觀察液體流動的速度，通過計(jì)算求得黏度值。還可以把液體放在容器里面，插入一根螺旋槳，并且讓它旋轉(zhuǎn)，測量旋轉(zhuǎn)時的阻力，再把阻力換算成黏度。

　　上面說的兩種方法就是兩種黏度測量儀的原理，前一種是黏度杯，后一種是旋轉(zhuǎn)黏度儀。旋轉(zhuǎn)黏度儀測量出來的粘度是絕對黏度，單位叫Ps 或mPa.s。

　　黏度杯測量的讀數(shù)是時間，實(shí)際測量的是液體通過黏度杯底部小孔的流速。黏度杯的容積是固定的，流空的時間短，說明流速快，反之則流速慢。流動速度慢，說明黏度大，讀出的秒數(shù)也大。黏度杯等靠重力測量的儀器測出來的黏度是運(yùn)動黏度，單位cSt(厘·斯)。

　　運(yùn)動黏度×比重=絕對黏度

　　因?yàn)橥瑯羽ざ鹊膬煞N物質(zhì)，比重大的肯定流出時間短些。在油墨說明書中，一般要求白墨比彩墨低1 秒一2 秒，實(shí)際上適宜的彩墨和白墨工作黏度是差不多的，只是白墨中的鈦白粉比重高達(dá)3.9，并且含量也高，達(dá)25%一30%，所以白墨比彩墨比重大。

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