硅烷改性聚氨酯膠粘劑的研制

王光國 段先建 劉莉 吳春蕾

收稿日期：2013-12-23

作者簡介：王光國，男，碩士，長期從事高分子材料的研發(fā)工作。E-mail：wgg@gzgbs.com。

摘要：介紹了硅烷改性聚氨酯預(yù)聚體的物性，以自制硅烷改性聚氨酯預(yù)聚體為主要原料制備了單組分端硅烷基的聚氨酯膠粘劑，研究了不同原料配比對其性能的影響。該膠拉伸強度為2.94～3.52 MPa、斷裂伸長率為182%～400%。

關(guān)鍵詞：聚氨酯；硅烷改性；密封膠；預(yù)聚體

中圖分類號：TQ433.4+32 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-5922（2014）05-0069-03

硅酮型和聚氨酯型密封膠性能優(yōu)異，但某些性能上的不足，限制了其應(yīng)用[1]。硅酮密封膠存在外滲污染、表面涂飾性差等缺點；而聚氨酯密封膠施工時需要底膠，濕氣存在下易起泡，會影響其粘接性能[2]。為了克服各自的局限性，國外公司如邁圖、瓦克、拜耳研制出硅烷改性聚氨酯預(yù)聚體，西卡公司研制出硅烷改性聚氨酯膠粘劑，廣泛應(yīng)用于相關(guān)領(lǐng)域。進(jìn)口硅烷改性聚氨酯預(yù)聚體的價格較高，一定程度上制約了國內(nèi)對硅烷改性聚氨酯膠粘劑的研發(fā)。本文以自制硅烷改性聚氨酯預(yù)聚體為主要原料，制備出2種端硅烷聚氨酯彈性膠粘劑，并對配方做了初步探討。

1 硅烷改性聚氨酯預(yù)聚體

端硅烷聚氨酯預(yù)聚體具有聚氨酯的主鏈結(jié)構(gòu)和端硅氧烷結(jié)構(gòu)，空氣中濕氣固化，形成彈性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（見圖1）。

廣州吉必盛科技實業(yè)有限公司的硅烷改性聚氨酯預(yù)聚體理化指標(biāo)見表1。

該預(yù)聚體幾乎不含游離的異氰酸酯，固化時不產(chǎn)生氣泡，具有良好涂飾性，對玻璃、金屬、混凝土、塑料、木材等有良好的粘接性且不需要底膠，黏度可調(diào)。

2 實驗部分

2.1 試驗原料及儀器

端硅烷基聚氨酯預(yù)聚體SMPU224，廣州吉必盛科技實業(yè)有限公司；鄰苯二甲酸二辛酯（DOP），齊魯增塑劑公司；納米碳酸鈣，恩平嘉維化工有限公司；氣相白炭黑HL-200，廣州吉必盛科技實業(yè)有限公司；A-171、A-1120，佛山道寧化工；UV 穩(wěn)定劑，南京米蘭化工有限公司；二月桂酸二丁基錫（DBTDL），天津試劑廠。

CMT7504 型拉力機(jī)，深圳新三思材料檢測有限公司；MKC-520 型KARLFISCHER 分析儀，日本KEM。

2.2 膠粘劑合成

按配方稱量填料，在烘箱里進(jìn)行預(yù)處理除去水分，使含水量低于0.1%。將硅烷改性聚氨酯預(yù)聚體SMPU224、增塑劑（DOP）、填料（炭黑、納米碳酸鈣）及其他助劑加入到行星攪拌機(jī)中，攪拌50 min，呈膏狀。在N2保護(hù)下攪拌30 min，邊攪拌邊加入偶聯(lián)劑；加入催化劑，繼續(xù)攪拌30 min；抽真空除去氣泡，進(jìn)行包裝。

2.3 性能測試

拉伸強度和伸長率：按GB/T 528—2009 測定；撕裂強度：按GB/T 529—2008測試；表干時間：按GB/T 13477測試；擠出率：按GB/T 13477方法測試。

3 結(jié)果與討論

2種配方與對應(yīng)膠粘劑性能測試結(jié)果見表2、表3。

為了降低膠粘劑的黏度，需加入增塑劑，但對密封膠性能有一定的影響。常用的有酯類增塑劑，如鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）、鄰苯二甲酸二異癸酯（DIDP）[3]。體系黏度和拉伸強度隨其用量的增大而降低，斷裂伸長率則隨之增大，用量一般為5%～25%。

填料通常是納米碳酸鈣，粒徑在60～80 nm較宜，添加量在30～50質(zhì)量份。加入氣相白炭黑可提高其觸變性，防止流掛，有一定的補強作用。無論是碳酸鈣或是白炭黑，都需預(yù)處理除去水分。

加入一定量的紫外光穩(wěn)定劑和抗氧劑[4]，有利于提高膠的耐候性。A-171乙烯基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑[5]是吸水劑，可延長其貯存期，但添加量大，會降低體系的力學(xué)性能。配方中A-1120是增粘劑，同時起到催化作用。用不同的偶聯(lián)劑作增粘劑，配合適量的二月桂酸二丁基錫催化劑，可調(diào)節(jié)其表干和固化時間，得到不同力學(xué)性能的膠粘劑。

對比2種配方的膠粘劑，當(dāng)自制硅烷改性聚氨酯預(yù)聚體的用量少時，膠粘劑韌性較好；當(dāng)預(yù)聚體用量增加，膠粘劑粘接強度增大，而韌性降低。

4 結(jié)論

以端硅烷基聚氨酯預(yù)聚體SPUM224為主要原料，添加填料、增塑劑以及其他助劑，合成出了性能優(yōu)異的單組分硅烷改性聚氨酯膠粘劑。該膠拉伸強度為2.94～3.52 MPa、斷裂伸長率為182%～400%。

參考文獻(xiàn)

[1]史小萌，戴海林，馬啟元.硅烷化聚氨酯及其密封膠的制備和性能研究[J].熱固性樹脂， 2003，18（1）：10-13.

[2]王志政，周佑亮，黃世強.新型硅烷改性聚醚彈性膠粘劑的研制[J].中國膠粘劑，2009，18 （7）：5-7.

[3]修玉英，賈云龍，羅中瑜.硅烷改性聚氨酯的合成[J].化工新型材料，2005，33（3）：1-4.

[4]趙葆衛(wèi).硅烷改性聚氨酯預(yù)聚體（STP）應(yīng)用[C]//中國膠粘劑協(xié)會工程膠粘劑技術(shù)研討會.青島，2010.

[5]陳福泰，白渝平.一種硅烷改性聚氨酯粘接密封膠及其制備方法：中國，200410024291.4[P].2005-03-16.