聚氨酯胶粘剂具有软硬度等性能,可调节性好、耐低温、柔韧性好、粘接强度大等优点,能粘接金属、非金属等多种材料,用途越来越广。但是,目前在整个聚氨酯胶粘剂领域中以溶剂型聚氨酯胶粘剂为主,其缺点是有机溶剂气味大、易挥发、使用时造成空气污染、易燃、或多或少具有毒性等。随着人们的安全意识和环保意识的加强,近年来世界各国聚氨酯材料研究人员花费了相当大的精力进行水性聚氨酯胶粘剂的开发研究。水性聚氨酯胶粘剂是指将聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂,它以水为基本介质,具有不燃、无毒、不污染环境、节省能源、操作方便等优点,因此成为国内外研究的热门课题。

1　实验部分

1.1　主要试剂和仪器

　　环氧树脂,工业品;丙烯酸,分析纯;ＴＤＩ,分析纯;ＤＭＰＡ,工业品;三乙胺,分析纯;丙酮,化学纯;二月桂酸二丁基锡,化学纯;蒸馏水。ＩＲ 8400Ｓ型红外光谱分析仪,Ｓｈｉｍａｄｚｕ公司。

1.2　水性聚氨酯胶粘剂的合成方法 

    (1)环氧 乙烯基树脂的合成。将环氧树脂在100℃真空下减压脱水0.5ｈ,将脱水后的环氧树脂放入装有温度计、搅拌器及回流冷凝管的三口烧瓶中,加丙烯酸及催化剂,于110℃左右进行开环反应2～3ｈ,制得环氧 乙烯基树脂备用。

    (2)水性聚氨酯乳液的合成。向环氧 乙烯基树脂中缓慢滴加ＴＤＩ及适量二月桂酸二丁基锡,于60～70℃保温反应1ｈ左右,然后加入亲水性扩链剂ＤＭＰＡ,继续在此温度下反应2～4ｈ,冷却至40℃左右,加入与扩链剂等摩尔的三乙胺中和,再加少量丙酮及蒸馏水激烈搅拌几分钟,即得水性聚氨酯乳液。

2　结果与讨论

2.1　红外测定结果

    采用红外光谱对所合成的水性聚氨酯结构进行了表征,图1为聚醚型水性聚氨酯的红外光谱图。



2.2　红外光谱解析

    图1中3303.83ｃｍ-1处为ＮＨ的伸缩振动峰;1724.24ｃｍ-1处为Ｃ-Ｏ-ＮＨ的Ｃ=Ｏ伸缩振动峰;1537.16ｃｍ-1处为ＣＯＮＨ的ＮＨ变形振动峰。以上三个峰是聚氨酯中氨基甲酸酯的特征振动峰,说明所合成的物质中确实有氨基甲酸酯生成。1106.14ｃｍ-1处为聚氨酯中醚键Ｃ-Ｏ-Ｃ的的伸缩振动峰;1606.59ｃｍ-1处为苯环骨架的伸缩振动峰;2873.74ｃｍ-1处为ＣＨ的对称伸缩振动峰;2988.24ｃｍ-1处为ＣＨ的非对称伸缩振动峰;1454.23ｃｍ-1处为脲基甲酸酯Ｃ=Ｏ的伸缩振动峰,说明所合成的聚氨酯主链中有脲基甲酸酯生成。

2.3　合成条件讨论

    (1)合成过程中反应温度应适宜。当温度太高时,反应大量放热使预聚反应难以控制;温度太低时反应速度较慢,效率太低。作者发现,在60～70℃下进行预聚反应是比较适宜的。

    (2)要严格控制催化剂用量。用量过多则反应较快,体系粘度急剧增大,反应不易控制。作者确定催化剂用量为原料质量分数的0.1%。

    (3)反应时间要合适。要使预聚反应充分,就必须适当地延长反应时间,否则加水乳化时,残余的ＴＤＩ就会与水反应生成聚氨酯 聚脲,在乳液中产生结块,影响乳液的质量。作者发现反应时间以2～4ｈ为宜。