紡織面料用PUR 熱熔膠性能研究

孫明真,盧 景,潘曉蝶,徐 婧,許 婷,黃立新

(嘉興學院,浙江 嘉興314001)

濕固化聚氨酯(PUR)熱熔膠是一種在熔融條件下涂布,具有一定的初黏性,與基材表面的濕氣反應后固化產(chǎn)生粘接力的膠黏劑[1]。這類熱熔膠具有粘結強度高,不含任何有機溶劑,環(huán)保,固化快等特點[2]。同時還具有較好的耐水性,耐溶劑性和耐寒性等特點,已在包裝材料、木材加工、書籍裝訂及紡織工業(yè)等領域廣泛應用[3-4]。

1 試驗部分

1.1 試驗原料

贏創(chuàng)聚酯多元醇(DYNACOLL7210),上海凱因化工有限公司;PN110-(Stephan聚酯多元醇),廣州鉆鴻貿(mào)易有限公司;陶氏聚醚多元醇(N210,Mn=1 000),廣州市博順化工有限公司;陶氏聚醚多元醇(B34,Mn=450),廣州雅創(chuàng)新材料有限公司;二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI),萬華化學集團股份有限公司;四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010),攀花化學有限公司;三[2,4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯(168),邢臺鑫藍科技有限公司;催化劑2,2-嗎啉乙基醚(DMDEE)。

1.2 預聚體的合成

按照 處 方 計 量好原料 7210 約 22 份、PN110 約30.5份、N210約61份、B34約3.5份、M-50(MDI的俗稱)約35份、1010約0.12份、168約0.12份、DMDEE約0.02份,將不同的聚酯/聚醚多元醇依次加入到三頸燒瓶中,升溫至原料逐漸熔化后,開始緩慢攪拌,當溫度升到110～120 ℃時,原料全部熔化,開始勻速攪拌。溫度繼續(xù)升高,升到140 ℃時真空脫水1 h,再逐漸降溫至100～105 ℃,加入預先計量好的M-50,提高轉(zhuǎn)速并將溫度升至(110±5)℃,反應2 h后,加入催化劑,5 min后,出料密封保存。分別測定異氰酸酯基(NCO)含量、黏度值,剩余的膠黏劑密封保存[5]。

1.3 性能檢測

NCO 含量的測定參照標準HG/T 2409-1992。熱熔膠熔融黏度的測定參照標準HG/T 3660-1999。

拉伸強度、斷裂伸長率的測定參照標準GB/T 528-2009,測試結果取4個試樣的平均值。

熱熔膠取樣參照標準GB/T 20740-2006(ISO 15605:2000,IDT)。

剝離強度的測定參照GB/T 2790-1995標準,試樣在室溫水浴鍋中保持7 d后測試。

開放時間測試:用刮片快速在面料上涂一層膠,記錄從涂膠到其表面不再具有黏性的時間。

2 結果與討論

2.1 NCO 含量對熱熔膠性能的影響

預聚體中NCO 含量對熱熔膠的黏度及拉伸強度、斷裂伸長率的影響見表1。

由表1可知,隨著膠體中NCO 含量的增加,熱熔膠的黏度值呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢,這是由于當其含量過大時,空氣中的水蒸氣會與異氰酸酯基團發(fā)生發(fā)應生成二氧化碳,因此會出現(xiàn)大量氣泡,影響粘結強度。同時,拉伸強度,斷裂伸長率都有了一定的增加,這是由于隨著NCO 含量的增加,預聚體的分子量有了一定的降低,分子鏈運動更加容易[6],脲鍵和氨基甲酸酯基的生成量也會逐漸的增加。綜合考慮黏度、強度、施工工藝等方面因素,NCO 質(zhì)量分數(shù)在2.7%時綜合性能最佳。

表1 NCO 含量對PUR 熱熔膠性能的影響

2.2 熱熔膠的固化時間與粘結強度的關系

異氰酸酯基封端的預聚體是單組分濕固化聚氨酯熱熔膠主體聚合物。固化是指聚氨酯熱熔膠中的活潑端基-NCO 基團與基材表面吸附的水、吸收氣體中的水以及表面存在的羥基等活潑氫發(fā)生化學反應的過程。由于在常溫下,空氣中的溫濕度較低,且膠體中NCO 的含量較小,因此固化速度較慢,固化過程中粘結強度隨時間的變化如圖1所示。

圖1 固化時間與粘結強度的關系

由圖1可知,PUR 熱熔膠的粘結強度隨固化時間的延長而逐漸上升,60 h后黏度上升緩慢,76 h后,黏度值趨于穩(wěn)定。所以實際應用中,應固化76 h左右。

2.3 熱熔膠的耐水性能

將PUR熱熔膠粘結面料置于恒溫水浴中,分別測試不同浸水時間下粘結面料的剝離強度。測試結果見圖2。

圖2 浸水時間與粘結強度的關系

由圖2可知,單組份濕固化熱熔膠的黏度隨著浸水時間的延長,黏度逐漸下降,并趨于穩(wěn)定。浸水不影響此熱熔膠在復合面料中的使用。

2.4 熱熔膠綜合性能對比

為了驗證合成的熱熔膠的綜合性能,購買了市場上常用的熱熔膠進行分析對比,具體參數(shù)如表2所示。

表2 兩種熱熔膠的性能對比

PUR 熱熔膠體系黏合劑與市售PUR 產(chǎn)品相比,較短的開放時間有利于面料與膜的粘合,便于流水線操作。黏度有了一定的提升,因為黏度太低則會滲膠,膠水會滲透到面料的另一面,形成花斑。耐水洗、耐干洗次數(shù)均大于50次,且本試驗的熱熔膠在90 ℃時可水洗。本產(chǎn)品綜合性能優(yōu)于市售PUR 產(chǎn)品。

3 結論

(1)PUR 熱熔膠的拉伸強度、斷裂伸長率隨著NCO 含量的增加而逐漸增加,膠黏劑的黏度呈現(xiàn)出降低的趨勢。當膠黏劑中NCO 的質(zhì)量分數(shù)為2.7%時,膠體的施工工藝及各方面的性能達到較優(yōu)。

(2)自制的PUR 熱熔膠與市售PUR 熱熔膠相比,具有良好的粘結性能、耐水洗和耐干洗性能,開放時間縮短,能滿足紡織面料復合的需要。