醇溶型双组分聚氨酯-丙烯酸树脂的制备与性能表征开题报告

 2021-08-08 14:23:28

1. 研究目的与意义

本课题目的是合成出了一种以乙醇为溶剂的双组分聚丙烯酸酯聚氨酯胶粘剂,其中以含有环氧基团的聚丙烯酸酯为主剂,以氨基封端的聚氨酯为固化剂,能过调节二者的比例能够得到满足不同要求的复膜胶。据相关研究表明,该胶粘剂的粘接性能比单组份的溶剂型聚氨酯胶粘剂和单组分的聚丙烯酸酯胶粘剂及改性胶粘剂要好。

在环保要求日益加强的今天,对化工产品的环保性能也提出了新的挑战,绿色化工、低碳化工是未来的发展趋势。目前,在液态胶粘剂领域中有溶剂型胶粘剂和水性胶粘剂两种,虽然有水性胶粘剂出现,但更多的仍使用溶剂型胶粘剂,这主要是因为水性胶粘剂存在表面张力大、固含量低、干燥速度慢、粘接强度不够等尚未得到良好解决的问题,而溶剂型胶粘剂多数使用对环境及人体有害的溶剂。本课题是在此背景下提出的,该胶粘剂的主体为聚丙烯酸酯,固化剂为聚氨酯,溶剂为酒精。因此,该胶粘剂能够较好的平衡水性胶粘剂与溶剂型胶粘剂的缺点,同时兼有聚丙烯酸和聚氨酯的特性,以氨基封端的聚氨酯不含有游离的异氰酸酯对人体无害。

2. 国内外研究现状分析

一、醇溶性聚氨酯的研究进展

大多数聚氨酯由于它的强极性而难溶于乙醇,只有少数聚醚型的聚氨酯在乙醇中有良好的溶解性能。由于醇溶性聚氨酯有不含游离的异氰酸酯,初粘性高,成膜透明,生产设备,简单对水蒸气不敏感等独特的特点而得到广泛应用。

关于醇溶性聚氨酯的相关报道并不多见,付勇[6]在中国专利cn1970672a中公开了醇溶性聚氨酯双组分粘合剂及其制备工艺,包括主剂和固化剂,所述固化剂主要由环氧树脂或者偶联剂或者两者的混合物制得,所述主剂主要由聚醚多元醇和二异氰酸酯反应制成制成;主剂中还含有催化剂席夫碱,在使用过程中,将主剂和固化剂混合后在催化剂的作用下能快速固化,从而得到所需树酯。制备工艺包括:制备预聚体,配制西夫碱,合成反应,蒸馏,固化剂复配与封装。该粘合剂可在任何气候环境中使用,生产成木较低,对终端产品没有污染,利于环保。王鑫等[7]采用聚醚二元醇、甲苯二异氰酸酯、二羟甲基丙酸和三羟甲基丙烷为基本原料,用丙酮为溶剂合成了聚醚型阴离子apu胶粘剂。讨论了预聚反应-nco/-oh的配比、交联体系、硅烷偶联剂kh-550的加料方式和扩链反应温度等因素对apu胶粘剂性能的影响。当初聚n(-nco)/n(-oh)比值为6,扩链剂反应温度控制在(60 x)℃时,合成的聚醚型阴离子apu具有较好的力学性能和耐水性,而且贮存稳定性较好。李海芹[8]利用聚醚多元醇,多异氰酸酯,胺为原料合成了醇溶型的聚氨酯脲,并且通过差示扫描量热法(dsc),傅立叶红外变换光谱(ftir),热重分析(tg)以及力学性能测试对合成的聚氨酯脲树脂进行微观结构和性能研究。结果表明聚醚型聚氨酯树脂的乙醇溶解性较好,含聚酯的聚氨酯脲树脂利用乙醇和乙酸乙酯混合溶剂作溶剂,溶解效果较好。王鑫等[9]用聚醚210、甲苯二异氰酸酯(tdi)为主要原料,在特定条件下合成聚氨酯预聚体,然后加入交联剂三羟甲基丙烷(tmp),扩链剂二羟甲基丙酸(dmpa)和一缩二乙二醇(deg),再加入成盐剂三乙胺,乙醇做分散介质制成醇溶聚氨酯乳液。将乳液制成胶膜,然后通过对胶膜进行力学强度、拉伸剪切强度、吸水率、红外光谱(ir)、差示扫描量热法(dsc)透射电子显微镜(tem)等测试,探讨了异氰酸酯基(-nco)与羟基(-oh)的摩尔比对涂膜力学性能的影响;发基(-cooh)含量对乳液性能及胶膜力学性能的影响,结果表明了环氧树脂参与了反应达到改性的目的。苗毅[10]以聚氧化丙烯二元醇,聚氧化乙烯二元醇与二异氰酸酯以及扩链剂为主要原料,通过不同组合,在异丙醇/乙酸乙酯混合溶剂中合成出一系列硬段含量不同的醇溶型聚氨酯(pu)和聚氨酯脲(puu)胶粘剂。采用不同分子量的混合聚醚、增加异氰酸酯与扩链剂的含量等方法调节硬段含量。用傅立叶红外光谱(ftir)研究了pu和puu的化学结构;用计算机分峰方法分析了它们的氢键化程度的影响因素;通过t型剥离强度测试,研究并比较了pu和puu对不同材料的粘接性能。

二、醇溶性丙烯酸酯的研究进展

在非水分散聚合体系中,醇类如乙醇、甲醇、乙醇/乙氧基乙醇等,脂肪烃类如汽油、庚烷,烃氯代物如四氯化碳等均可用作非水分散聚合的反应介质。而醇类物质由于原料易得,价格低廉而得到广泛使用。其中乙醇以绿色环保,挥发快,对人体毒性小等优点成为首选对象。

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3. 研究的基本内容与计划

1、题目内容及要求:

①、掌握醇溶型丙烯酸树脂的制备方法

②、掌握醇溶型双组分聚氨酯的制备方法

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4. 研究创新点

1)完全以乙醇为溶剂,醇溶性良好。而现有的醇溶性产品中大多含有苯、甲苯、乙酸乙酯等对人体有害的溶剂,则该树脂可做替代品。

2)树脂中不含有毒的、游离的异氰酸酯,环境适应性强,对湿气及界面要求不高。

3)树脂涂布后干燥速度快,能节约成本、外观好。

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