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聚氨酯橡胶修补剂的研制

聚氨酯胶粘剂中含有强极性和化学活性的基团，如异氰酸酯基(一NCO)、氨酯基(一NHCOO一)等，对多种含活性氢以及极性材质有较强的粘

接性。双组分聚氨酯胶粘剂具有性能可调节、粘接强度高、粘接范围广等优点，已成为聚氨酯胶粘剂的一个重要组成部分"。本文合成了2种预

废铁

聚体，下面介绍门窗角强度实验机的安装、调试与保养：充分考虑了胶粘剂的操作性和粘接强度，研制出一种粘接强度高、操作性好、硬度适中的橡胶修补剂，已广泛用于各类橡胶输送带、

橡胶叶轮、橡胶阀、华中科技大学“长江学者”缪向水教授团队电缆、胶辊等的修复和粘接，其固化物具有优异的耐低温性能、耐油、耐溶剂、耐磨、耐腐蚀性能和良好的耐老化性能

。

2实验部分

2．1主要原料

TDI，试剂，北京化工厂；纯MDI，工业品，烟台万华；蓖麻油，试剂，郑州化学试剂二厂；聚氧化丙烯二醇(PPG400、．PPG700)，工业品

，天津石化三厂；聚氧化丙烯二醇(2028)，工业品，上海高桥石化公司化工三厂；聚氧化丙烯三醇(PPT400、PPT700、N3050培养箱)，工业品，天津

石化三厂；增粘剂，自制；MOCA，工业品，苏州前进化工厂。

2．2胶粘剂的制备

2．2．1 甲组分的制备

(1)TDI预聚物的合成

于三口瓶中加入配方量的聚醚多元醇、蓖麻油等，升温至120℃，减压脱水1～2 h，降温至40～50℃左右，加入配方量的TDI，搅拌反应

约2 h后升温至80℃，于80±2℃另外下搅拌反应约4 h，测NCO％含量，降温出料，装入铁罐内密封保存。

(2)MDI预聚物的合成

于三口瓶中加入配方量的聚醚多元醇、蓖麻油等，升温至120℃，减压脱水 h，降温至50～60℃，加人配方量的MDI，升温至80℃。于

(80±2)℃下搅拌反应约5 h，测NCO％含量，降温出料，装入铁罐内密封保存。

2．2．2 乙组分的配制

于三口瓶中加入配方量的聚醚多元醇、蓖麻油、MOCA及色浆等，升温至55℃，搅拌均匀，加热至110℃，减压脱水1～2 h，降温出料，装

人铁罐内密封保存。

2．3 性能测试

(1)试样制作将混匀后真空脱泡的胶液浇注在2 mm厚的PE或PP平模板中，室温放置24 h脱模，继续放置48 h备用。

(2)凝胶时间 分别称取甲、乙各l0g，快速混匀，从混合时开始记时，记录从混合到胶液出现拉丝的时间。

(3)拉伸强度及断裂伸长率 用上述(1)制作的试样按GB／T528－92标准测试。

(4)剥离强度按GB／T标准测试。

(5)硬度(邵氏A) 按GB／T 标准测试。

3结果与讨论

3．1 适用期的调整

用TDI与多元醇合成的预聚物，与固化剂的反应慢，室温下1 0 h．才凝胶。而用M DI与多元醇合成的预聚物，与固化剂的反应快，混合时

放热。这是因为TDI预聚物诱导效应减少，位阻增加，因此反应速度减慢。而M DI预聚物由于：M DI的2个一N C O基团处于对称分布状态且相

距较远，周围又无取代基，诱导效应和位阻效应都不明显，即使其中一个一NCO参加了反应，剩下的一个一NC O的活性仍较大。

本实验考虑到这个因素，经过多次试验，最终选定2种预聚物配合使用，质量比为1:1时最佳，不同配比对适用期的影响见表1。

3．2 不同分子质量、不同官能度多元醇合成的预 聚物对胶粘剂性能的影响

根据有关文献，双组分聚氨酯胶粘剂的异氰酸酯质量分数在7％~1 0％时，胶粘剂的本体强度和粘接强度最佳。本课题选用了不同分子质

量、不同官能度的多元醇合成了一系列预聚物，设计的预聚物异氰酸酯质量分数在9％-1 0％，配成胶粘剂后分别测试其性能。根据各种预聚

物的综合性能，从中优选出2种预聚物，添加其他助剂，配制出甲组分。

(1) 控制官能度在2．3左右，选择不同分子质量的多元醇分别与M DI及TDI合成预聚物，再按1：1(质量)混合，与固化剂按比例调胶。不

同分子质量的多元醇合成的预聚物对胶粘剂性能的影响见表2 .

(2) 控制分子质量在1 400左右，选择不同官能度多元醇分别与M DI及TDI：合成预聚物，再按1：1(质量)混合，与固化剂按比例调胶，

结果见表3。

从试验结果可以看出，考虑到胶粘剂的可操作性，多元醇的官能度为2．3，分子质量在1 400左右较为理想.

3．3 M OCA用量的影响

本试验选用N3050、蓖麻油和M OC A．作为固化剂的主要成分，其中N305 0用于调节固化剂的羟基含量，使甲、乙2组分的调胶比例

为1:1(质量比)；蓖麻油用于改善胶粘剂的发泡性;M OC A用于调节固化速度和硬度，结果见表4。

根据以上试验结果，M OC A．质量分数在25％时最理想。

3．4 蓖麻油对修补剂发泡性的影响

双组分反应型胶粘剂中由于含有活性极高的一N C O，因此固化时不可避免地会与空气中的水分发生反应，放出C 02，使胶层产生气泡，

影响胶层的内聚强度。

因此我们选用油性的蓖麻油作为固化剂的主要成分，蓖麻油是脂肪酸的甘油酯接触器，脂肪酸中含有质量分数90％的蓖麻油酸即 9一烯-1 2一

羟基一十八酸，另1 0％是不含羟基的油酸和亚油酸。蓖麻油具有憎水性，可减小胶粘剂对水分的吸附，使一NC0与水分接触的机率降低，因

此改善了胶层固化时的发泡性。我们改变蓖麻油的含量，按同样的工艺配制了橡胶修补剂。经对比，测试结果见表5。阀门配件从表5中可以看出，胶

粘剂中蓖麻油的质量分数在25％左右时，其综合性能最理想。

3．5增粘剂对橡胶粘附性的影响

聚氨酯橡胶具有优异的耐磨、耐腐蚀和良好的韧性，该类胶粘剂是理想的橡胶修补剂，但聚氨酯的强极性决定了其对极性基材有良好的

粘接性，但对非极性基材或极性小的基材的粘接性并不理想。为了解决这一矛盾，本课题合成了一种增粘剂，该增粘剂的非极性端能嵌入待

修的橡胶内部，与其形成牢固的价键力。另一端能与一NCO反应，使待粘橡胶与修补剂形成牢固的结合。增粘剂对黏附结果的影响见表6。

根据上述试验结果，增粘剂质量分数为2％时较为理想。

3.6 聚氨酯橡胶修补剂的性能

将聚氨酯橡胶修补剂于室温固化3 d后测试，检测结果见表7。

4 结论

(1)本课题研制的橡胶修补剂操作性好，甲与乙的质量比为1：1，固化后的胶粘剂与橡胶形成牢固的结合，且内聚强度高，是一种高强度

的橡胶修补剂。

(2)自制的增粘剂有效地改善了聚氨酯胶粘剂对橡胶的粘接性能，粘接强度大于橡胶的本体强度。

(3)蓖麻油的加入提高了胶粘剂的憎水性，减小了胶层对水气的吸附，因而减轻了胶层内气泡的产生，提高了胶层的内聚强度。

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