收藏本站
收藏 | 论文排版

高含固量阴离子水性聚氨酯鞋用胶黏剂的制备及其黏结和成膜作用机理研究

王磊  
【摘要】:水性聚氨酯(WPU)是一种以水为分散介质的聚氨酯体系,由于其无毒、环保、使用安全,已经引起了国内外的广泛关注。水性聚氨酯具有优良的柔韧性、耐冲击性、耐磨性和耐低温性能等特点,其作为鞋用胶黏剂的应用更是成为近年来研究的热点。本论文通过复合改性制备了一系列阴离子型水性聚氨酯胶黏剂乳液,并详细研究了复合体系的结构与性能,探讨了其与皮革纤维基质材料的黏结,成膜作用机理。以下为本论文主要内容: 1.本课题首先制备了一种阴离子水性聚氨酯胶黏剂乳液。研究表明,-COOH含量对水性聚氨酯胶黏剂的耐水性能、力学性能和乳液稳定性有较大影响。随着-COOH含量的增大,胶膜的拉伸强度增强,硬度提高,但耐水性下降。当-COOH含量低于1.45%后,胶黏剂乳液不稳定。TMP含量的增加可有效改善水性聚氨酯胶膜的耐水性和力学性能,但是w(TMP)大于2.0%时,乳液趋于不稳定。-NCO/-OH摩尔比对水性聚氨酯胶膜的耐水性能无明显影响,随着-NCO/-OH摩尔比的增大,胶膜的拉伸强度逐渐增大,胶膜变硬。当w(-COOH)为1.60%,-NCO/-OH摩尔比为1.4,w(TMP)为1.0%时,可获得相对综合性较好的水性聚氨酯胶乳。水性聚氨酯固含量提高时,皮革-橡胶的T-剥离强度提高。随着n(NCO)/n(OH)值、COOH含量、TMP用量、聚氨酯相对分子质量的增大,T剥离强度先增加后减小。经测定,以固含量为35%的聚氨酯乳液,作为皮革、橡胶的胶黏剂,其剥离强度为12N/(2.5cm)。因此要获得性能更优的产品,在上述研究的基础上,还需要对水性聚氨酯胶黏剂进一步进行改性。 2.在水性聚氨酯制备方法的基础上,加入小分子扩链剂BDO,采用HEA封端聚氨酯预聚体,选用MMA和BA为自由基聚合单体,AIBN为引发剂,制备了一系列丙烯酸酯改性的水性聚氨酯胶黏剂。得到的水性聚氨酯分散体固含量均可达到40%以上。利用丙烯酸酯改性水性聚氨酯胶黏剂,一方面可提高干燥速率,提高水性聚氨酯胶黏剂与皮革纤维的黏结强度。另一方面可降低成本。 FTIR表明,丙烯酸酯类单体反应较完全。TEM表明,改性水性聚氨酯乳液中乳胶粒子分布比较均匀。粒径分析表明,改性后水性聚氨酯乳液粒子粒径增大。 TG分析表明,丙烯酸酯改性提高了聚氨酯的热稳定性,同时增加了体系的交联程度。DMA表明,改性后聚氨酯交联密度增大,具有较高的玻璃化转变温度。随HEA用量和丙烯酸酯(PA)用量的增加,水性聚氨酯的交联密度逐渐增大,有效提高了水性聚氨酯胶黏剂的黏接强度、耐水和耐热性能。当MMA与BA质量比为4:2时,剥离强度为52.9 N/(2.5cm),胶膜的拉伸强度为19.6MPa,断裂伸长率为533.7%,此时胶黏剂即具有优异的黏接强度和力学性能,又保持了良好的柔韧性。小分子扩链剂BDO可有效提高水性聚氨酯胶膜的力学性能,但BDO用量不宜超过1.5%。 综合考虑各因素,确定丙烯酸酯改性水性聚氨酯胶黏剂的制备条件:w(-COOH)为1.6%、w(TMP)为1.0%、w(HEA)为4%、w(PA)为30%、m(MMA):m(BA)为4:2,w(BDO)为1.5%。此时水性聚氨酯胶黏剂的耐水性、耐热性和柔韧性优异,黏接强度可达52.9 N/(2.5cm)。加入丙烯酸酯进行乳液聚合有效提高了此系列胶乳的固含量,固含量可达45%,提高了胶黏剂的干燥速度。研究了水性聚氨酯乳化过程中相转变的影响因素。实验结果表明,随着软段分子量升高,体系的相转变点后延;n(NCO)/n(OH)值减小、羧基含量增大、中和度增加以及HEA用量的增加,都会导致体系的黏度增高,增加相转变发生所需的水含量。 3.采用葡萄糖作为内交联剂,将葡萄糖引入聚氨酯分子主链上,制得固含量达50%以上的水性聚氨酯胶黏剂,其具有干燥速度快、初黏力大和耐水性好等特点,改性水性聚氨酯胶黏剂的综合性能显著提高。 通过FTIR分析,证实了葡萄糖已引入聚氨酯主链。XRD表明,经葡萄糖改性的聚氨酯结晶度显著下降,属于非晶态聚合物,说明葡萄糖本身已经完全转化。 随着葡萄糖含量增加,乳液稳定性略有下降。制备的聚氨酯乳液属于假塑性流体。增加葡萄糖交联剂的用量,乳液黏度先增大后减小。 随着葡萄糖用量的增加,体系交联度增大,聚氨酯热分解温度明显升高。葡萄糖的加入使乳胶膜的表面自由能下降,体系的耐介质性得到改善。提高葡萄糖的用量,胶膜的拉伸强度增强,断裂伸长率逐渐降低,胶液的固化速度提高。当葡萄糖用量从0%增加到4.68%时,T-剥离强度由57.3N/(2.5cm)上升至116.1N/(2.5cm)。初步探讨了水性聚氨酯的粘结作用机理,粘合力是润湿吸附能力、扩散能力、化学键合以及机械嵌合的综合作用。 4.采用葡萄糖作为内交联剂,利用羧基丁苯胶乳液(CSBL)物理改性水性聚氨酯,制得固含量达50%以上的水性聚氨酯胶黏剂。重点考察外加高分子乳液对合成水性聚氨酯乳液性能的影响,探讨了水性聚氨酯乳液与羧基丁苯胶乳液的协同作用。 当CSBL与聚氨酯的质量比高于1︰2时,乳液趋于稳定。TEM照片显示乳胶粒子呈球形颗粒结构,粒径分布均匀。加入CSBL改性的水性聚氨酯乳液粒径呈现双峰分布。探讨了高固含量水性聚氨酯分散体的合成机理。 固含量达60%的水性聚氨酯乳液表现为触变性流体,固含量低的水性聚氨酯乳液基本不具备触变性。当CBSL用量增加,水性聚氨酯耐热性能得到改善。与单独的水性聚氨酯乳液和CSBL相比,CSBL乳化得到的水性聚氨酯乳液成膜力学性能得到明显增强。当CSBL的用量为50%时,改性聚氨酯胶黏剂的剥离强度达到最大值。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 傅荣兴;水性聚氨酯纺织助剂的化学和应用[J];印染;1988年06期
2 卿宁,张晓镭,俞从正,田禾;水性聚氨酯涂饰剂的研制[J];西北轻工业学院学报;2001年03期
3 吕维忠;脂肪族水性聚氨酯树脂的合成和性能研究[J];涂料工业;2003年02期
4 瞿金清,李佩妍,陈焕钦;甲基丙烯酸甲酯与水性聚氨酯的共聚反应[J];华南理工大学学报(自然科学版);2004年08期
5 龚有林,龚志梅,朱晓洁;水性聚氨酯涂料配方[J];中国涂料;2004年11期
6 侯孟华,刘伟区,黎艳,陈精华;有机硅蒙脱土复合改性水性聚氨酯的研究[J];功能高分子学报;2005年01期
7 马超,李玮;水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液的合成及其性能研究[J];胶体与聚合物;2005年02期
8 ;第6届水性木器涂料技术研讨会暨2008水性聚氨酯行业年会胜利召开[J];涂料工业;2008年07期
9 ;水性聚氨酯表面施胶剂可提高纸张性能[J];造纸信息;2011年04期
10 ;水性聚氨酯材料成新宠[J];化工经济技术信息;2008年05期
11 吕维忠,涂伟萍,陈焕钦;内乳化阴离子水性聚氨酯皮革涂饰剂的研究进展[J];皮革化工;2001年02期
12 张首文,王文军,李红旭,刘春梅;高性能水性聚氨酯胶粘剂[J];中国胶粘剂;2002年04期
13 闫福安;水性聚氨酯合成配方的设计与计算[J];皮革化工;2002年01期
14 侯孟华,刘伟区,陈精华,高毅飞;氨基硅油扩链改性水性聚氨酯的合成及性能研究[J];广州化学;2004年03期
15 杨冬亚,胡春圃,应圣康;具有规整硬段结构的水性聚氨酯的制备及物理性能(英文)[J];合成橡胶工业;2004年05期
16 ;第6届水性木器涂料技术研讨会暨2008水性聚氨酯行业年会征稿启事[J];涂料技术与文摘;2008年02期
17 ;第6届水性木器涂料技术研讨会暨2008水性聚氨酯行业年会即将召开[J];涂料工业;2008年05期
18 陈冀宇;高效水性聚氨酯涂料[J];建材工业信息;1996年20期
19 邵菊美,陈国强,史丽颖,周绍强,顾红桃;丙烯酸酯共混改性水性聚氨酯的结构与性能[J];印染助剂;2003年04期
20 ;聚氨酯文献题录(二十一)[J];化学推进剂与高分子材料;2006年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 叶锦刚;张杰;汤嘉陵;;磺酸型水性聚氨酯扩链剂的合成与制备[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
2 闵洁;刁正平;潘建君;方君;朱泉;;水性聚氨酯抗皱整理剂的合成及其在棉针织物上的应用性能研究[A];“闰土”杯第四届中国纺织印染助剂行业学术年会论文集[C];2010年
3 念以亭;张志英;董知之;单建林;唐亚新;肖长发;;双组份水性聚氨酯在纯棉织物表面的应用[A];“力恒杯”第11届功能性纺织品、纳米技术应用及低碳纺织研讨会论文集[C];2011年
4 ;高性能水性聚氨酯外墙涂料乳液[A];广东省材料研究学会部分单位会员成果汇编[C];2005年
5 张胜文;于爱霞;刘石林;刘仁;江金强;刘晓亚;;光固化水性聚氨酯/二氧化硅复合膜微结构与膜性能研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
6 高明;罗刚;刘治海;;水性聚氨酯技术的国内外最新研究进展[A];第十五届全国涂料与涂装技术信息交流会暨商用车、工程机械、轨道交通涂装技术研讨会论文集[C];2012年
7 马春彦;金勇;张彪;;阴离子型水性聚氨酯复鞣填充剂的研究进展[A];2010年全国皮革化学品会议论文集[C];2010年
8 陆铭;孙杰;罗运军;谭惠民;;水性聚氨酯钝感包覆CL-20[A];2004年全国含能材料发展与应用学术研讨会论文集(上册)[C];2004年
9 宋春梅;庄小璐;薛海丽;谢美然;张以群;豆斌林;;扩链剂对水性聚氨酯性能的影响[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
10 彭兰勤;李彦锋;;水性聚氨酯涂料改性研究进展[A];2009中国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王磊;高含固量阴离子水性聚氨酯鞋用胶黏剂的制备及其黏结和成膜作用机理研究[D];陕西科技大学;2011年
2 徐徐;富马海松酸改性水性聚氨酯的制备和性能研究[D];中国林业科学研究院;2011年
3 朱岩;水性聚氨酯纳米胶囊对固体、液体包容性的研究[D];天津大学;2004年
4 王念贵;水性聚氨酯改性蛋白质塑料的结构与性能研究[D];武汉大学;2004年
5 黄莹;内交联型核壳结构聚氨酯—环氧复合乳液的合成及稳定性机理研究[D];华南理工大学;2005年
6 王海花;环保型水性聚氨酯分子结构与动态流变和胶膜性能的相关性研究[D];陕西科技大学;2008年
7 李维虎;基于PEO-b-PDMS-b-PEO与FPEO-b-PDMS-b-FPEO水性聚氨酯合成、表征及性能研究[D];中国科学技术大学;2009年
8 孙宁;超支化水性聚氨酯的合成、表征及应用[D];华南理工大学;2011年
9 张桂喜;水性聚氨酯/聚丙烯酸酯(苯乙烯)复合乳液研究[D];中国科学技术大学;2006年
10 王炜;有机硅改性水性聚氨酯羊毛防毡缩整理剂的合成及其性能研究[D];东华大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙炜;基于聚氨酯改性的防腐涂料的制备及对材料耐腐性能的研究[D];合肥工业大学;2010年
2 章鹏;二聚酸聚酯二醇基水性聚氨酯的合成与改性研究[D];中国科学技术大学;2010年
3 闵茸;氟、硅改性水性聚氨酯的研究[D];华东理工大学;2011年
4 陈延娜;水性聚氨酯的合成及性能研究[D];天津科技大学;2002年
5 王国有;高固含量鞋用水性聚氨酯胶粘剂的研究[D];华南理工大学;2010年
6 缪梅;氟硅改性水性聚氨酯防污涂料研究[D];大连海事大学;2011年
7 韦力达;水性聚氨酯胶粘剂的合成与应用研究[D];合肥工业大学;2010年
8 刘峥;IPDI型水性聚氨酯的固含提高和表面能降低[D];中国科学技术大学;2010年
9 邵菊美;水性聚氨酯的合成及其改性研究[D];苏州大学;2003年
10 沈艳涛;水性聚氨酯分散体的合成研究[D];郑州大学;2002年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 蔡忠仁;水性聚氨酯胶黏剂工业化获突破[N];中国化工报;2011年
2 蔡忠仁 蔡维希;水性聚氨酯鞋用胶产业化在即[N];中国化工报;2009年
3 张淑萍 沈峰;一种耐水煮的水性聚氨酯复合黏合剂[N];中国包装报;2009年
4 岳玲;新宇田成功开发水性聚氨酯超纤基布[N];中国纺织报;2009年
5 王秀兰;拜耳推出水性聚氨酯木器漆[N];中国化工报;2003年
6 张淑萍 沈峰 北京高盟化工有限公司;复合软包装用水性聚氨酯胶黏剂[N];中国包装报;2010年
7 龚华;奥德美公司推出最新烟包VOC限量的水性聚氨酯油墨树脂[N];中国包装报;2009年
8 孙晓泽;纸张用水性聚氨酯分散体的开发及应用[N];中国包装报;2005年
9 奥德美高分子材料有限公司 孙晓泽;纸张用水性聚氨酯分散体的开发及应用[N];中国包装报;2005年
10 沈峰 张淑萍;一种新型的水性聚氨酯复合黏合剂[N];中国包装报;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978