抗黃變聚氨酯膠黏劑的設(shè)計合成與性能研究.pdf

1、隨著科學技術(shù)的發(fā)展，聚氨酯作為一種可調(diào)節(jié)性好，適應(yīng)性廣的材料已經(jīng)被用于各行各業(yè)。但是由于聚氨酯的熱穩(wěn)定性和耐候性較差，在受熱或長期光照下材料會發(fā)生黃變，甚至降解，影響了其使用范圍和壽命。
　　以脂肪族異氰酸酯為原料合成的聚氨酯配合光穩(wěn)定劑的使用能夠有效地阻止聚氨酯的光黃變，但對抗熱黃變效果甚微。本文主要探討了選擇合適的抗熱黃變助劑，研究了聚氨酯熱降解動力學，并利用環(huán)氧樹脂對脂肪族聚氨酯改性制備了環(huán)氧改性聚氨酯。并在此基礎(chǔ)上研究了環(huán)

2、氧改性聚氨酯的抗熱黃變效果及其他性能。通過紅外光譜(FT-IR)、差示掃描量熱法(DSC)、熱失重分析(TGA)、掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)等對樹脂進行了表征，具體內(nèi)容如下：
　　(1)以LOCK膠和S710膠作為測試基材，分別向其中加如不同的抗氧劑或抗黃變助劑，在220℃老化箱中熱處理一段時間。通過觀察篩選出兩種抗黃變效果較好的助劑，分別是LA-41和PUR68。針對兩種助劑的不同添加量，更深入地研究了膠黏劑在高溫

3、下的黃變效果，并用色差值表示顏色變化程度，當 LA-41的添加量為1.5wt％以上時，抗黃變效果不再增加，PUR68則是越多越好。在實際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)不同需求加入不同的量。同時抗黃變助劑的添加會增加膠膜的耐熱性。經(jīng)過綜合性能的考慮，最終確定的抗黃變劑為 PUR68，且用量不宜超過5wt%。根據(jù)膠膜黃變前后的紅外譜圖對比分析，初步斷定影響聚氨酯黃變的主要基團是由異氰酸酯和多元醇反應(yīng)生成的氨基甲酸酯鍵(-NH-COO-)。
　　(2)以

4、 S710聚氨酯膠作為測試基材，通過其紅外譜圖及廠家提供的信息，確定該聚氨酯膠的結(jié)構(gòu)。利用紅外熱重聯(lián)用(TG-FT-IR)分析手段，得出聚氨酯的熱分解過程。在空氣下熱分解有3個階段，對應(yīng)的溫度范圍分別是210℃~380℃，380℃~500℃，500℃~700℃；在氮氣下熱分解有兩個階段，對應(yīng)的溫度范圍是220℃~400℃，400℃~500℃；這是由于有 O2情況下，第一階段末期會生成一種更難分解的物質(zhì)，該物質(zhì)需要至700℃時才會完全分解

5、。通過對分解出的氣相物質(zhì)進行紅外檢測，聚氨酯在熱分解過程中最先分解的是硬段部分的-NH-COO-鍵，分解出含 N氣體和 CO2，硬段分解完后軟段的多元醇也開始分解，分解出苯環(huán)取代物、C=O、C-C等有機物。分解產(chǎn)物在氮氣下都能精確檢測出，但在空氣下，大部分被氧化成為CO2和H2O。
　　通過不同升溫速率下的熱失重，并由FWO法計算出S710膠在氮氣和空氣下的活化能。經(jīng)過計算，在空氣中第一階段的活化能在186~203kJ/mol之間

6、，第二階段在239~286kJ/mol之間，第三階段在164~228kJ/mol之間。在氮氣中第一階段的活化能在150~172kJ/mol之間，第二階段在202~217kJ/mol之間。由活化能數(shù)值大小可知，聚氨酯在N2氣氛下的分解比在空氣下的更容易。
　　(3)通過 TG-FT-IR測試，分析出聚氨酯黃變的原因。利用環(huán)氧樹脂 DER332對聚氨酯進行改性，制備出高溫下抗黃變效果好的聚氨酯。并且通過加入5wt%的PUR68抗黃變劑

7、，使得改性聚氨酯在180℃下熱處理1小時無明顯變色，在155℃下熱處理4h，黃變效果幾乎在輕微變色范圍內(nèi)。利用紅外圖譜和凝膠滲透色譜分析，證明產(chǎn)物成功合成。并且通過改性后，聚氨酯的膠膜力學性能提高，耐熱性也提高。由于聚氨酯鏈段帶有側(cè)鏈環(huán)氧樹脂，使得改性聚氨酯的剝離強度有所下降，但不明顯。由于影響了聚氨酯硬段部分的聚集，改性聚氨酯的硬段玻璃化溫度有所降低，同時也對聚氨酯膠膜的斷面形貌有所改變。聚氨酯是一類不易結(jié)晶的物質(zhì)，無論改性與否對其結(jié)