石红翠,贾金兰,毛祖秋,郭晓勇(山西省应用化学研究所,太原030027)

    摘要:以混合低聚物二醇、异佛尔酮二异氰酸酯、异佛尔酮二胺等为原料合成了固含量为45%的打印涂层用聚氨酯胶粘剂。讨论了不同种类的多元醇、二异氰酸酯及异氰酸酯与多元醇的物质的量比、不同小分子扩链剂对聚氨酯胶粘剂性能的影响,同时采用FT-IR、拉力仪等测试仪器对聚氨酯胶粘剂进行结构表征、力学、硬度和耐水性测试。结果表明:选用聚酯PNA、聚氧化丙烯二醇PPG混合多元醇,n(—NCO)∶n(—OH)=4,m(1,4-丁二醇)∶m(新戊二醇)=6∶2时,合成的聚氨酯胶粘剂膜硬度可达61,透明度良好,并有良好的抗粘连性和耐水性,满足打印涂层用聚氨酯胶粘剂的要求。

    关键词:聚氨酯;打印涂层;聚氨酯树脂;胶粘剂

    中图分类号:TQ630·4 文献标识码:A 文章编号:0253-4312(2011)01-0021-03

    打印涂层是一种喷涂在各种打印材质表面,形成一层薄而致密的保护膜涂层,提供高品质、透明、具有光泽的表面,可通过平板打印机或喷涂打印机打印各种图像。打印涂层可用于金属、玻璃、水晶、瓷器、大理石、塑料、光盘、有机玻璃、木板、皮革、纸张,胶片、丙烯酸等材料表面,获得的材质适用于制作精美相片,或其他装饰品,起到美化、装饰、经久耐用的效果。当前用于打印涂层的胶粘剂主要有聚丙烯酸类,而其软化点低,胶膜脆,无法良好满足打印涂层使用需求;聚氨酯具有成膜性能好,遮盖力强,粘结牢固,涂层光亮、平滑,产品手感丰满、舒适等特点,具有其他涂层所没有的耐曲折、易于清洁保养的优势。因而本研究从聚氨酯的结构设计入手,探讨了影响打印涂层用聚氨酯胶粘剂强度、耐水性、抗粘连性的因素,合成了一种高性能的聚氨酯打印涂层胶粘剂。

    1实验

    1·1主要原料及规格

    聚氧化丙烯二醇PPG(Mn=2000):工业级,南京钟山化工有限公司;聚酯PNA、PBA(Mn=2000):工业级,山东宇田;1,4-丁二醇(BDO):工业级,日本三菱化学株式会社;新戊二醇(NPG)、异佛尔酮二胺(IPDA)、甲苯二异氰酸酯(TDI):工业级,巴斯夫;异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI):工业级,德国拜耳;二苯基-甲烷-4,4-二异氰酸酯(MDI):工业级,烟台万华聚氨酯股份有限公司;乙酸乙酯、异丙醇:工业级,国产。

    1·2实验仪器

    EMT2202A拉力仪:深圳新三思材料检测有限公司;LX-A邵尔A型硬度计:青岛佳熹仪器有限公司;JC-101型电热鼓风干燥箱:上海成顺仪器仪表公司;Avatar360傅里叶红外光谱仪:美国尼高力仪器公司。

    1·3聚氨酯涂层胶粘剂的合成

    在装有电动搅拌装置、温度计的四口烧瓶中加入准确计量的低聚物多元醇加热至100~105℃,在压力0·65~0·7kPa下真空脱水1h,降温至60~70℃时,加入二异氰酸酯和催化剂,混合均匀后升温反应1h,加入BDO、NPG或两者混合物,反应1~2h,待异氰酸含量在理论值附近时(二正丁胺化学滴定法),加入IPDA和二丁胺的乙酸乙酯和异丙醇溶液,反应1~2h得到固含量45%的聚氨酯胶粘剂。

    1·4性能测试

    1·4·1胶膜的制备

    将胶粘剂浇在聚四氟乙烯板上,自然干燥2d,在60~70℃的烘箱中干燥2d,即得聚氨酯胶膜。

    1·4·2胶膜力学性能的测试

    将胶膜制成长为30mm,宽为2mm哑铃状,用万用拉力仪测试,拉伸速度为100mm/min。

    1·4·3硬度的测试

    根据GB/T531—1991进行硬度的测试。

    1·4·4胶膜的耐水解性能测试

    将胶膜剪成2cm×2cm小方块,称质量(m0),在水中浸泡24h,取出吸干表面上的水分,称质量(m1)。计算胶膜的吸水率,如式(1)所示。

    吸水率(%)=(m1-m0)/m0×100%式(1)

    1·4·5胶膜抗粘连性测试

    参照GB/T13217·8—1991对涂层胶粘剂抗粘连性进行测试。

    2结果与讨论

    2·1产品红外表征

    用红外光谱仪对合成的打印涂层用聚氨酯胶粘剂胶膜结构进行表征,如图1所示。

图1

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    由图1可知,2270cm-1—NCO特征吸收峰和3530cm-1羟基特征吸收峰消失,表明IPDI和低聚物多元醇完全参与了反应;1735cm-1处为氨基甲酸酯及聚酯二元醇的羰基吸收峰,吸收强度大,1560cm-1处为—NH(酰胺Ⅱ谱带)的变形振动吸收峰,二者共同表明反应中确实生成了氨基甲酸酯;1654cm-1处为脲羰基吸收峰,表明小分子胺类扩链剂参与了反应,聚氨酯主链中有脲键的生成;3372cm-1处为氢键化的—NH伸缩振动吸收峰;1240cm-1为—COOC—的强而宽的特征峰,1112cm-1处—COC—的强吸收峰,表明产物确实由聚酯和聚醚混合二元醇合成;2969cm-1、2932cm-1和1375cm-1处分别为—CH3、—CH2—的伸缩振动和变形振动吸收峰。以上分析表明,本实验方法可以合成打印涂层用聚氨酯胶粘剂。