交聯(lián)改性對羽毛球拍膠粘劑性能的影響研究

史永剛

摘 要：研究了氨基磺酸鈉鹽交聯(lián)改性的羽毛球拍膠粘劑的物相組成、潤濕性能和室溫拉伸性能。結(jié)果表明，當氨基磺酸鈉鹽含量為1%時，膠粘劑的粘度為79mPa·s、吸水率為15.46%、固體含量為43.17%、貯存穩(wěn)定性>0.5年;隨著氨基磺酸鈉鹽含量的增加，膠粘劑的粘度不斷增大，吸水率和固體含量逐漸減小，而貯存穩(wěn)定性都保持在>0.5年的水平。隨著氨基磺酸鈉鹽含量的增加，粘膠劑的接觸角呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢;隨著氨基磺酸鈉鹽含量增加，膠粘劑試樣的抗拉強度逐漸增大，而斷后伸長率先增加后減小，在氨基磺酸鈉鹽含量為5%時取得斷后伸長率最大值。

關(guān)鍵詞：交聯(lián)改性;氨基磺酸鈉鹽;膠粘劑;性能

中圖分類號：TQ433.432 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2021）08-0042-04

Research on the Effect of Crosslinking Modification on the Performance of Badminton Racket Adhesive

Shi Yonggang

（Modern College of Northwest University， Xi an 710130， China）

Abstract：The phase composition， wettability and room temperature tensile properties of the adhesive cross-linked and modified by sodium sulfamate were studied. The results showed that when the content of sodium sulfamate was 1%， the viscosity of the adhesive was 79 MPa. S， the water absorption rate was 15.46%， the solid content was 43.17%， and the storage stability was more than 0.5 years; with the increase of the content of sodium sulfamate， the viscosity of the adhesive increased， the water absorption and solid content decreased gradually， and the storage stability remained at the level of > 0.5 years. With the increase of the content of sodium sulfamate， the contact angle of adhesive increases gradually; with the increase of sodium sulfamate content， the tensile strength of adhesive sample increases gradually， while the elongation after fracture first increases and then decreases. When the content of sodium sulfamate is 5%， the maximum elongation after fracture is obtained.

Key words：cross-linking modification; sodium sulfamate; adhesive; properties

羽毛球運動近年來在國內(nèi)得到了快速普及與高速發(fā)展，拒不完全統(tǒng)計，現(xiàn)階段參加體育健身運動的人中每10個人就有人喜愛羽毛球，這使得近些年來羽毛球拍生產(chǎn)廠家得到了迅速發(fā)展，然而，高質(zhì)量羽毛球拍仍然需要良好的基礎(chǔ)原材料以及與之相適應(yīng)的膠粘劑相匹配[1-2]。而傳統(tǒng)的羽毛球拍膠粘劑存在干燥固化時間長以及粘度較低等問題，且在實際生產(chǎn)過程中還存在能耗大以及污染等問題[3-5]。在此基礎(chǔ)上，文章嘗試開發(fā)出具有粘度大、能耗低和污染小等特性的水性聚氨酯膠粘劑，以期為羽毛球拍用膠粘劑的開發(fā)與性能提供支撐。

1 試驗材料與方法

試驗原料包括工業(yè)級聚己內(nèi)酯二元醇、工業(yè)級N-（2-氨基乙基）-2-氨基乙烷磺酸鈉鹽、分析純異佛爾酮異氰酸酯、分析純2，2-二羥基甲基丙酸、分析純?nèi)野贰⒎治黾円叶?、分析純丙二醇甲醚醋酸酯和分析純二月桂酸二丁基錫。

將經(jīng)過脫水處理的聚己內(nèi)酯二元醇與N-（2-氨基乙基）-2-氨基乙烷磺酸鈉鹽按照質(zhì)量比1：1比例加入冷凝管中進行攪拌，并加入2滴異佛爾酮異氰酸酯，反應(yīng)過程中加入2，2-二羥基甲基丙酸，保持溫度80℃，持續(xù)時間1.5h;降溫至38℃后加入氨基磺酸鈉鹽反應(yīng)30min，然后再加入三乙胺和乙二胺，乳化分散0.5h得到交聯(lián)改性的膠粘劑乳液。將乳液倒入聚四氟乙烯模具中，室溫自然風(fēng)干后進行真空干燥并準入密封袋中備用。

采用VECTOR-22 型傅立葉變換紅外光譜儀對膠粘劑進行紅外光譜測試;采用D-8 ADVANCE X射線衍射儀分析物相組成;采用TDL-20C型低速離心機測試膠粘劑穩(wěn)定性;采用FEI G2型原子量顯微鏡觀察表面形貌;采用CA-D型接觸角測量儀測試膠粘劑接觸角;粘度測試測試采用NDJ 250型數(shù)顯粘度計進行;采用TS2000型多功能材料試驗機測試室溫拉伸性能，拉伸速率為15mm/min。

2 試驗結(jié)果與分析

圖1為交聯(lián)改性前后膠粘劑的紅外光譜圖，其中，WPU和SWPU分別表示改性前和改性后的膠粘劑。對比分析可知，在3367cm-1、1533cm-1和1710cm-1處出現(xiàn)了-NH伸縮振動峰、-NH彎曲振動峰和C=O強伸縮振動峰，表明在改性過程中出現(xiàn)了-OH和-NCO鍵的反應(yīng);此外，在2942cm-1、1233cm-1、1160cm-1處還出現(xiàn)了C-H伸縮振動吸收峰、C-O-C完全振動峰和C-O-C完全振動峰。經(jīng)過改性后，SWPU在1100cm-1處形成了-SO3特征吸收峰，表明在改性過程中發(fā)生了基團反應(yīng)，且由于氨基磺酸鈉鹽稀有極強的極性和與水的親和力[6]，在紅外光譜圖中還可以發(fā)現(xiàn)670cm-1處出現(xiàn)了-BH的變形振動現(xiàn)象。

圖2為交聯(lián)改性前后膠粘劑的XRD圖譜?？梢?，交聯(lián)改性前后膠粘劑的物相組成并沒有發(fā)生改變，只是衍射峰強度有所變化，這主要是因為改性后氨基磺酸鈉鹽的加入會對膠粘劑的結(jié)晶性造成一定影響。此外，交聯(lián)改性前后膠粘劑在2θ=19.13°時都存在較寬的衍射峰，這主要是由于膠粘劑存在非晶形態(tài)的緣故[7]。

表1為不同氨基磺酸鈉鹽含量膠粘劑的穩(wěn)定性?？梢姡敯被撬徕c鹽含量為1%時，膠粘劑的粘度為79mPa·s， 吸水率為15.46%、固體含量為43.17%、貯存穩(wěn)定性>0.5年;隨著氨基磺酸鈉鹽含量的增加，膠粘劑的粘度不斷增大，吸水率和固體含量逐漸減小，而貯存穩(wěn)定性都保持在>0.5年的水平。此外，當氨基磺酸鈉鹽含量>5%時，膠粘的水乳化愈發(fā)困難。由此可見，氨基磺酸鈉鹽含量對膠粘的穩(wěn)定性會造成明顯影響，這主要是因為氨基磺酸鈉鹽的加入會使得膠粘劑中發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而使得水分子較難侵入的緣故[8]。

圖3為不同氨基磺酸鈉鹽含量膠粘劑的接觸角測試結(jié)果?？梢姡敯被撬徕c鹽含量為1%時，膠粘劑的接觸角為49°;當氨基磺酸鈉鹽含量增加至3%時，膠粘劑的接觸角為60°;當氨基磺酸鈉鹽含量增加至5%時，膠粘劑的接觸角為70°;當氨基磺酸鈉鹽含量增加至7%時，膠粘劑的接觸角為74°;當氨基磺酸鈉鹽含量增加至9%時，膠粘劑的接觸角為81°。由此可見，隨著氨基磺酸鈉鹽含量的增加，粘膠劑的接觸角呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢。這主要是因為氨基磺酸鈉鹽改性的膠粘劑中的界面自由能會隨著氨基磺酸鈉鹽含量的增加而減小[9]，從而使得表面接觸角增大。

圖4為交聯(lián)改性前后膠粘劑的表面顯微形貌。從原子力顯微鏡觀察結(jié)果可見，交聯(lián)改性前膠粘劑表面較為平整，而交聯(lián)改性后膠粘劑表面粗糙度增大，表面可見凹凸不平的現(xiàn)象，這主要是因為交聯(lián)改性后膠粘劑表面發(fā)生了微相分離，硬鏈段和軟連段各自聚集而形成了不平整的現(xiàn)象[10]。

表2為不同氨基磺酸鈉鹽含量膠粘劑試樣的室溫拉伸性能?？梢姡敯被撬徕c鹽含量為1%時，膠粘劑試樣的抗拉強度和斷后伸長率分別為0.78MPa和623.00%;當氨基磺酸鈉鹽含量增加至3%時，膠粘劑試樣的抗拉強度和斷后伸長率分別為1.17MPa和834.62%;當氨基磺酸鈉鹽含量增加至5%時，膠粘劑試樣的抗拉強度和斷后伸長率分別為1.40MPa和1215.47%;當氨基磺酸鈉鹽含量增加至7%時，膠粘劑試樣的抗拉強度和斷后伸長率分別為2.53MPa和708.75%;當氨基磺酸鈉鹽含量增加至9%時，膠粘劑試樣的抗拉強度和斷后伸長率分別為3.16MPa和623.89%?？梢?，隨著氨基磺酸鈉鹽含量增加，膠粘劑試樣的抗拉強度逐漸增大，而斷后伸長率先增加后減小，在氨基磺酸鈉鹽含量為5%時取得斷后伸長率最大值，此時膠粘劑試樣具有較好的強塑性。

3 結(jié)論

（1）交聯(lián)改性前后膠粘劑在3367cm-1、1533cm-1和1710cm-1處出現(xiàn)了-NH伸縮振動峰、-NH彎曲振動峰和C=O強伸縮振動峰，表明在改性過程中出現(xiàn)了-OH和-NCO鍵的反應(yīng);此外，在2942cm-1、1233cm-1、1160cm-1處還出現(xiàn)了C-H伸縮振動吸收峰、C-O-C完全振動峰和C-O-C完全振動峰。

（2）當氨基磺酸鈉鹽含量為1%時，膠粘劑的粘度為79mPa·s， 吸水率為15.46%、固體含量為43.17%、貯存穩(wěn)定性>0.5年;隨著氨基磺酸鈉鹽含量的增加，膠粘劑的粘度不斷增大，吸水率和固體含量逐漸減小，而貯存穩(wěn)定性都保持在>0.5年的水平。

（3）隨著氨基磺酸鈉鹽含量增加，膠粘劑試樣的抗拉強度逐漸增大，而斷后伸長率先增加后減小，在氨基磺酸鈉鹽含量為5%時取得斷后伸長率最大值。

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