干货丨关于PUR热熔胶的剥离强度影响因素研究(含实验方法)
热熔胶粘剂是一种室温呈固态,加热到一定温度则熔化成液态,涂布、润湿被粘物后,经压合、冷却,能迅速完成胶接的胶粘剂。在大多数情况下,热熔胶粘剂不含水或溶剂,是一种100%固含量的胶粘剂。由于其低污染性、高初粘性和速粘性倍受现代自动化工业的欢迎,在书籍无线装订、包装封口、制鞋、纺织等方面获得广泛应用。热熔胶按其粘料可分为乙烯-醋酸乙烯酯共聚树脂类热熔胶粘剂,聚乙烯及乙烯共聚物热熔胶粘剂,聚丙烯热熔胶粘剂,聚酯热熔胶粘剂,聚酰胺热熔胶粘剂,聚氨酯热熔胶粘剂,苯乙烯类热熔胶粘剂等。
1.1 主要原料及设备
二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI),美国Huntsman公司产品;聚醚220(简称N220)、聚醚330(N330),上海高化三厂产品;EVA,上海威胜包装材料有限公司提供;石油树脂C5、萜烯树脂,上海方田弹性体有限公司提供;古马隆树脂,上海焦化厂产品;松香GA90,荒川化学有限公司产品。涂布机、加热反应釜均为自制。剥离强度测试仪采用山东济南兰光机电技术发展中心生产的BLD 200S型电子剥离试验机。涂布基材采用市售帆布。
1.2 实验方法
1.2.1 MDI预聚物的合成
按照实验配方,在三口烧瓶中准确称量聚醚,搅拌、加热,控制温度在110℃并抽真空,以脱除聚醚中的水份。降温至50℃,通入N2气保护,加入MDI,反应温度应低于100℃,反应2h后,抽真空至无气泡,冷却、出料。
1.2.2 热熔胶、热熔胶胶接接头的制备
将增粘树脂、热塑性弹性体、抗氧化剂等原料加入反应釜中,搅拌、加热,待增粘树脂完全熔融后,抽真空,至无气泡为止,加入按1.2.1制备的MDI预聚物,搅拌均匀。涂布机恒温,将制好的胶样均匀涂覆在帆布上,压合,制成MDI基湿固型PU热熔胶胶接接头。置于室温下,发生湿固化反应。
参照GB/T2791-1995,在BLD-200S型电子剥离试验机上进行胶接接头T-剥离强度的测试。试样尺寸为2×25cm,拉伸速度为25mm/min。
2 结果与讨论
胶粘剂的剥离强度试验方法是研究胶粘剂胶接性能的重要方法之一,适用于柔性胶接接头的测试,主要表征的是胶接接头抵抗裂纹扩展能力。影响胶粘剂剥离强度的因素很多,如被粘物的表面处理、固化条件、被粘物的性质、胶粘剂的性质、剥离速度、剥离角度等。本文主要讨论PU热熔胶粘剂本身的性质对剥离强度的影响。
2.1 湿固化机理
湿固型聚氨酯胶粘剂是以NCO端基预聚物为基料,配以热塑性树脂、增粘树脂、抗氧剂等制备而成。当胶粘剂加热,熔融成流体,涂布在被涂物表面,将两个被涂物贴合,冷却后胶层凝聚起到粘接作用,之后借助于空气中或者被粘物表面附着的湿气与预聚物端基-NCO发生反应、扩链,生成聚氨酯-聚脲结构的高分子聚合物,进一步起到粘接作用。
氨基甲酸酯链节(NHCOO)、脲链节(NHCONH)极性很高,构成聚氨酯分子结构的刚性链节,使胶粘剂具有较高的强度和耐热性能。2.2 预聚物结构对胶接接头剥离强度的影响

本文采用N220、N330的混合物作为多元醇组分制备含-NCO端基的预聚物,旨在线型预聚物分子结构中适当地引入一些交联结构,以改善胶接接头的物理机械性能、耐热性、耐溶剂性等。N330的加入对预聚物中-NCO含量的影响见表1。
由表1可以看出:随着聚醚330用量的增加,预聚体中-NCO含量减小。这是因为N330是3官能度的聚醚多元醇,它与MDI反应形成支化或交联结构所造成的。使用不同-NCO含量的MDI预聚体配制湿固型PU热熔胶,其剥离强度值见表2。
由表2可以看出MDI-聚醚预聚体结构对热熔胶剥离强度的影响较大。在预聚体中引入一定量的N330对热熔胶的剥离强度有明显提高,但随着N330量的进一步增加,热熔胶的剥离强度有所降低。这是由于3官能度的N330能够与MDI反应生成支化或交联结构的预聚物,提高了预聚物的内聚强度和模量,所以使得以其为基料的热熔胶的胶接接头的粘附强度增加。若N330加入过多,使交联度增加,引起胶接层的脆性增加,剥离强度下降。
2.3 增粘树脂对胶接接头剥离强度的影响使用常见的热熔胶增粘树脂,配以热塑性弹性体EVA,制备湿固型PU热熔胶,研究增粘树脂种类对热熔胶剥离强度的影响。松香系树脂是使用最早的增粘剂,也是热熔胶中应用最多的一种增粘剂。从表3可以发现,松香GA90树脂对本热熔胶体系的增粘效果优于萜烯树脂、古马隆树脂。
(1) MDI-聚醚预聚体合成中,随着N330用量的增加,MDI-聚醚预聚体中游离的-NCO减小;
(2) 在线型结构的MDI-聚醚预聚体中适当引入支化或交联结构,将使得热熔胶的帆布-帆布胶接接头的剥离强度明显提高;
(3) 对于本热熔胶体系,松香树脂的增粘效果优于萜烯树脂和古马隆树脂;
(4) 当萜烯树脂和古马隆树脂配合使用时,热熔胶的帆布-帆布胶接接头的剥离强度比单独使用其任一种时都提高了近4倍。更多滤芯胶请访问www.yingfukj.com
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