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浅析提高聚氨酯胶粘剂耐热性的方法

2016-8-18 9:43:10点击:

  通过改变链段结构,引入芳环或者形成噁唑烷酮、异氰脲酸酯、酰亚胺等耐热基团,可提高胶粘剂的热稳定性。

  Pu链段中芳环密度的增加使得链段刚性增大,分子间作用力增强,使得聚合物热分解温度提高。噁唑烷酮可以由异氰酸酯基与环氧基反应合成,其热分解温度达300℃以上。异氰脲酸酯环是异氰酸酯三聚反应产物,杂环上没有不稳定的氢原子以及酰胺基结构,使它具有较好的热稳定性。聚酰亚胺是由酸酐和二元胺反应缩聚生成的,它在空气中的分解温度为400~450℃,在N中的分解温度为2400~500℃,将酰亚胺环引入聚氨酯材料后,硬段中C=O含量增加,增加—NH和C=O间氢键作用并减弱硬段—NH和软段—O—间作用力,从而使硬段间的作用力加强、软硬段间的氢键作用减弱,软段相和硬段相之间的相容性变差,相分离程度增加,从而提高了聚氨酯的耐热性。

  卢冶等人通过本体聚合,合成一类新型的含杂萘类联苯结构的PU胶,其常温剪切强度不低于20MPa,具有较高的T(170~200℃),在氮气氛围中250℃无失重,g10%热失重温度为300℃,而且具有较强的耐酸、耐水解性能。该胶粘剂适用于温度较高的环境中。

  庄严等人通过引入高耐热性和耐水解性的结构单元,提高分子的软化点,合理控制中间体的指标等手段,提高PU胶的耐湿热稳定性。该胶粘剂可耐135℃高温蒸煮。用其制作的复合包装袋PET/Al/CPP内装经135℃蒸煮40min,包装袋仍完整无损。

  Petrova研究了含硼烷PU胶,发现加热到600℃时总质量损失只有20%,而没有加硼烷的PU胶质量损失为80%。俄罗斯科学家采用卡硼烷对聚氨酯进行改性,制成了用于钢、钛合金、黄铜和钢胶接的BK-20胶粘剂,使用温度为500~800℃,最高可达800~1000℃。

  添加填料

  PU胶中添加合适的填料可以降低收缩应力和热应力,从而提高其耐热性。由于聚氨酯中有机和无机部分相互作用形成独特的界面效应和协同作用,使得这种材料具有更高的热和氧稳定性。按有机相和无机相的相互作用关系可将混合聚氨酯分为2类:第1类是有机与无机相通过弱键如氢键、范德华力和静电力相互作用,另一类则是有机相和无机相通过共价键结合。常用的填料有(如玻璃纤维、云母等)、粉末(如纤维素、二氧化硅、三氧化二铝等)、片状材料(如滑石)、块状材料(如重晶石)及纳米粒子或功能纳米粒子。

  SebastianClauβ等在单组分PU胶中加入体积分数30%的白垩,胶接接头的热稳定性明显提高。B.S.Kim等分别用疏水和亲水性基团改性的2种纳米二氧化硅增强UV固化聚氨酯乳液,发现随着纳米二氧化硅加入量的增加,聚氨酯降解温度尤其是硬段降解温度增加。Lee等研究了水性聚氨酯/粘土纳米复合材料,也发现体系中含有粘土越多其耐热性就越高。

  在聚氨酯胶粘剂的制备和使用过程中应充分了解其结构与性能的关系,根据使用的目的和要求合理进行设计。目前,开发新型耐热聚氨酯胶粘剂,研发新的合成技术、新的添加材料以及相应机理研究已成为聚氨酯研究的重点。

  来源:聚氨酯材料网