无溶剂型刚性聚氨酯地板胶的制备与性能研究

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摘 要：以聚酯&聚醚多元醇、聚亚甲基聚苯基聚异氰酸酯等为主要原材料，在一定工艺条件下制备出刚性聚氨酯地板胶。研究结果表明：当胶粘剂中的填料为50% 1500目和50% 500目碳酸钙时，双组份混合后的粘度适中，易于施工。当R值选择1.52时，相应胶粘剂的综合性能较好。此时，其橡胶地板粘贴强度高，对橡木块的粘贴强度最高，且可施工时间为45分钟。

0 前言

聚氨酯胶粘剂中含有异氰酸酯基（-NCO基）和氨酯基，具有很强的活性和极性，可以用于许多不同材料之间的粘接，适用范围广泛。本文中制备的聚氨酯地板胶，既可以用于层压木地板、镶木地板等木质地板的粘接，对PVC地板和橡胶地板的也具有良好的粘接性能。

同时，聚氨酯大分子链之间或与被粘物之间均能形成氢键，且提高其聚合程度之后，聚氨酯胶粘剂就具有良好的最终粘接强度、耐磨性、耐热性、耐腐蚀性和耐久性。此外，由于其不含有机溶剂，固含量为100%，故而其环保性能良好。[1-2]

本研究以聚酯&聚醚多元醇、聚亚甲基聚苯基聚异氰酸酯等为主要原材料，在一定工艺条件下制备出刚性聚氨酯地板胶。通过研究R值[R=n（-NCO）/n（-OH）]、填料及各种工艺条件等对胶粘剂性能的影响，从而优选出施工性能和力学性能俱佳的聚氨酯地板胶。

1试验部分

1.1试验原料

聚亚甲基聚苯基聚异氰酸酯（聚合MDI），工业级；聚酯&聚醚多元醇，工业级；蓖麻油，工业级；1500目碳酸钙，工业级；纳米级碳酸钙，工业级；500目碳酸钙；吸水剂，工业级。

1.2试验仪器

FD（E2）型热风循环烘箱，德国宾德环境试验设备有限公司；Visc P1型顶置式电子搅拌器，广州仪科实验室技术有限公司；ND-1型勃氏粘度测试仪，天津市国铭医药设备有限公司；JA21002型电子天平，上海良平仪器仪表有限公司；CMT型电子万能试验机，深圳市新三思材料检测有限公司；SVP8型真空行星搅拌器，德国施耐德电气有限公司。

1.3试验制备

（1）A组分的制备：将一定量的蓖麻油和聚酯&聚醚多元醇加入到行星搅拌器中，高速搅拌使其混合均匀。然后加入一定量的碳酸钙，再加入吸水剂，高速搅拌。混合均匀后，抽真空脱除气泡30min.以上，出料密封保存。

（2）B组分（固化剂）的制备：直接使用聚合MDI作为固化剂。

（3）胶粘剂的配制：使用时将A组分和B组分按照一定比例组分混合均匀即可使用。

1.4测试与表征

（1）粘度：按照GB/T 2794-2013标准，采用旋转粘度计进行测定（6#或7#转子，转速为20r/min.，室温测试）。

（2）粘贴橡胶地板剪切强度：按照EN 1373-2000标准，采用万能电子试验机进行测定（拉伸速率为20mm/min，室温及耐热后测试）。

（3）粘贴橡胶地板剥离强度：按照EN1372-2000标准，采用万能电子试验机进行测试（拉伸速率为100mm/min，室温及耐热后测试）。

（4）橡木与橡木粘贴剪切强度：按照HG/T 4223-2011标准，采用万能电子试验机进行测定（拉伸速率为20mm/min，室温及耐热后测试）。

（5）粘贴橡木块拉拔强度：按照HG/T 4223-2011标准，采用万能电子试验机进行测定（拉伸速率为250N/S，室温及耐热后测试）。

（6）开放时间：按照HG/T 4223-2011标准，采用万能电子试验机进行测定（拉伸速率为20mm/min，室温及耐热后测试）。

（7）可施工时间：胶体配制完成后，每隔一定时间用压舌板轻轻搅动胶体，感觉粘度过高拉丝严重，即为可施工时间结束，记录时间（室温测试）。

2结果与讨论

2.1碳酸钙粒径对胶粘剂粘度的影响

本次试验中，使用的碳酸钙分别为500目、1500目以及纳米级碳酸钙，其平均粒径为30μm， 8μm，0.06～0.09μm。在其他条件不变的前提下（如搅拌时间为3分钟等），不同碳酸钙配比对聚氨酯胶粘剂粘度的影响如表1所示。

由表1可知，当在聚氨酯胶粘剂里面使用纳米级碳酸钙时，其混合后粘度明显偏高，均超过30000 mPa・s，不利于实际应用过程中的施工。使用1500目和500目碳酸钙，则粘度适中。这是由于纳米级碳酸钙的颗粒极其微细，没个颗粒的表面积及其体积的比值非常大从而使纳米粉体的吸油值大大增加，导致体系的粘度明显上涨。[3]

2.2R值[R=n（-NCO）/n（-OH）]对胶粘剂性能的影响

在其他条件不变的前提下，R值改变对胶粘剂粘贴橡胶地板的性能影响如表2所示。由表2可知：本次试验制备的聚氨酯胶粘剂对橡胶地板的粘贴性能较好，即使R值在一定范围内的调整，所制备的胶粘剂内聚强度均高于橡胶地板的破坏上限。

在其他条件不变的前提下，R值比例对胶粘剂粘贴橡木块的性能影响如表3所示。

由表3可知：随着R值的增加，聚氨酯胶粘剂对橡木块的粘贴强度也相应增加。这是因为R只越大，-NCO含量越高，聚氨酯胶粘剂中氨基甲酸酯及脲键数量就越多，分子间力越强，内聚强度越高，故而对橡木块的粘贴强度越高。[4]

在其他条件不变的前提下，R值比例对胶粘剂可施工时间的影响如表4所示。

由表4可知，R值越大，其反应速率相应变慢，可施工时间延长。[5]

3结语

（1）以聚酯&聚醚多元醇、聚亚甲基聚苯基聚异氰酸酯等为主要原材料，在一定工艺条件下制备出刚性聚氨酯地板胶。

（2）当胶粘剂中的填料为50% 1500目和50% 500目时，双组份混合后的粘度适中，易于施工。

（3）当R值选择1.52时，相应胶粘剂的综合性能较好。此时，其橡胶地板粘贴强度高，对橡木块的粘贴强度最高，且可施工时间为45分钟。

参考文献

[1] 李和平。胶粘剂生产原理与技术[M].北京：化学工业出版社，2009：319-320.

[2] 杜郢，龚建贤，高国生.环保型透明双组份改性聚氨酯胶粘剂的研究[J].化工进展，2006，25（4）：436-438.

[3] 杨宗志。粉体粒度对涂料性能的影响[J].涂料配方网，2012.03.16.

[4] 李绍雄，刘益军。聚氨酯胶粘剂[M].北京：化学工业出版社，1998.

[5] 李绍雄，刘益军。聚氨酯胶粘剂[M].北京：化学工业出版社，1998.