凡主链上含有许多重复的氨基甲酸酯基团的高分子化合物通称聚氨基甲酸酯(简称聚氨酯)。聚氨酯胶黏剂对各种材料具有很好的粘接性,有良好的耐低温、耐冲击、耐油、耐磨性、挠曲性及较高的剥离强度等综合性能,应用范围很广。
影响聚氨酯结构与性质的主要因素为软硬段结构、异氰酸酯结构、聚氨酯分子量和交联度等。聚氨酯软段由低聚物多元醇(通常是聚醚或聚酯二醇)组成,硬段由多异氰酸酯或其它小分子扩链剂组成。两种链段的热力学不相容性会产生微观相分离,在聚合物基体内部形成相区或微相区。聚氨酯中存在氨酯、脲、酯、醚等基团会产生广泛的氢键,其中氨酯和脲键产生的氢键对硬段相区的形成具有较大的贡献,聚氨酯的硬段相起增强作用,提供多官能度物理交联,软段基体被硬段相区交联。聚氨酯的优良性能首先是微相区形成的结果,而不单纯是硬段和软段之间的氢键所致。
与不对称二异氰酸酯(如TDI)相比,对称性二异氰酸酯(如MDI)制备的Pu具有较高的模量和撕裂强度。芳香族异氰酸制备的PU强度一般比脂肪族异氰酸酯型PU的大,但抗紫外(uv)降解性能较差,抗热氧化性能好。
扩链剂对Pu牲能也有影响,含芳环的二元醇与脂肪族二元醇扩链的PU相比有较好的强度,二元胺扩链的PU比二元醇扩链的PU具有较高的机械强度、模量、黏附性和耐热性,并且还有较好的低温性能。
提高Pu中硬段的含量通常使硬度增加、弹性降低,且一般来说,聚氨酯的内聚力和粘接力亦得到提高。但若硬段含量太高,由于极性基团太多会约束聚合物链段的活动和扩散能力,有可能降低粘接力。但含游离NCO基团的胶黏剂是例外,因NCO会与基材表面发生化学作用。
构成软段的低聚合物多元醇的分子量通常在600~3000.一般来说,软段在PU中占大部分。聚酯型PU比聚醚型PU具有较高的强度和硬度,通常采用聚酯作为PU的软段。软段为聚醚的PU,有优越的低温性能,比聚酯型耐水解性好。一般来说.假定PU分子量相同,其软段若为聚酯,则PU的强度随聚酯二醇分子量的增加而提高;若软段为聚醚,则PU的强度随聚醚二醇分子量的增加而下降,不过伸长率却上升。这是因为聚酯型软段本身极性就较强,分子量大则结构规整性高,对改善强度有利;而聚醚软段州傲性较弱,若分子量增大,则PU中硬段的相对含量就减小。灶度下降。
结晶作用能成倍地增加粘接层的内聚力和粘接力。采用高结晶性的聚己二酸丁二醇酯二醇为软段的高分子量线型Pu制成的胶黏剂,即使不用固化剂也能得到高强度的粘接,并且初黏性好。
对于线型热塑性Pu来讲,分子量大则强度高,耐热性好;分小则分子活动能力和胶液的润湿能力强,是形成良好粘接的一个条件,倘若固化时分子量增长不够,则粘接强度仍较差。
一定程度的交联可提高胶黏剂的粘接强度、耐热性、耐水解性、耐溶剂性。过分的交联影响结晶和微观相分离,可能会损害胶层的内聚强度。
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