WPU)，成為近年來聚氨酯樹脂開發(fā)研究的方向。單純的WPU乳液所配置的膠粘劑內(nèi)聚強(qiáng)度較低，不能滿足包裝膜的需要，為改善水性聚氨酯乳液及其涂膜性能，擴(kuò)大水性聚氨酯的應(yīng)用領(lǐng)域，需對(duì)WPU進(jìn)行改性。環(huán)氧樹脂具有高模量、高強(qiáng)度和耐化學(xué)性好等優(yōu)點(diǎn)，可直接參與水性聚氨酯的合成反應(yīng)，提高水性聚氨酯膠膜的機(jī)械性能、耐水性和耐溶劑性等。本文采用E20環(huán)氧樹脂對(duì)PU進(jìn)行改性，得到性能優(yōu)異的乳液，用該乳液配成的膠粘劑對(duì)PP／PE復(fù)合包裝膜具有較好的粘結(jié)性能。
1實(shí)驗(yàn)
1．1原材料
TDI(80／20)，工業(yè)品，日本進(jìn)口；二羥甲基丙酸(DMPA)，工業(yè)品，Perstop公司產(chǎn)品；1，4-丁二醇(BDO)，廣州石化總廠；環(huán)氧樹脂E20，廣州東風(fēng)化工廠；聚醚二元醇N220，數(shù)均分子量2000，羥值56mgKOH／g，廣州制漆廠；N-甲基吡咯烷酮(NMP)，化學(xué)純，中國(guó)醫(yī)藥(集團(tuán))上海化學(xué)試劑公司產(chǎn)品；丙酮：分析純，廣州新建精細(xì)化工廠生產(chǎn)；三乙胺(TEA)：分析純，上海永生試劑廠；乙二胺(EDA)：分析純，廣州東風(fēng)化工廠生產(chǎn)。
1．2步驟
在N：保護(hù)下，在裝有攪拌、溫度計(jì)、冷凝管的四口瓶中，加入TDl和聚醚二元醇，逐漸升溫到70-80℃，保持在此溫度下反應(yīng)，取樣測(cè)定反應(yīng)物中NC0基團(tuán)的含量，當(dāng)達(dá)到規(guī)定值后，加入擴(kuò)鏈劑BD0，保持此溫度反應(yīng)一段時(shí)間，而后降溫至70℃，加入DMPA和環(huán)氧樹脂，保溫反應(yīng)直至NC0達(dá)到規(guī)定值。降溫至40℃，加入三乙胺中和，反應(yīng)過程中添加適量的丙酮和NMP以控制預(yù)聚體的粘度。在常溫下用水乳化，用乙二胺擴(kuò)鏈得環(huán)氧樹脂改性的水性聚氨酯乳液，用該乳液配成。用該膠粘劑對(duì)PP／PE膜復(fù)合膜粘結(jié)，測(cè)其粘結(jié)性能。
1．3產(chǎn)品的分析與測(cè)試
樹脂粘度測(cè)定采用BrookfileRVDL-II+粘度儀，3#轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速l00(r·min-1)，25℃測(cè)定；乳液貯存穩(wěn)定性按GB6753．3-86測(cè)定；涂膜吸水率測(cè)定參考文獻(xiàn)[4]；涂膜硬度測(cè)定按GBl723-95；涂膜拉伸強(qiáng)度測(cè)定按GB／T528-92；斷裂伸長(zhǎng)率測(cè)定按GB／T2412-98，剝離強(qiáng)度按GB／T2791-1995。
2結(jié)果與討論
2．1BD0含量的影響
隨BD0含量的增大，水性PU的力學(xué)性能和耐水性增大。因?yàn)锽D0為雙官能度多元醇，隨BD0含量增大，BD0的-0H與TDI的-NC0基發(fā)生反應(yīng)，使PU預(yù)聚物分子量增大，從而體系粘度也在增大。在相同親水離子濃度的條件下，線形低分子量的PU預(yù)聚物，易于分散到水中形成聚氨酯溶液；隨著PU預(yù)聚物的分子量增大，交聯(lián)結(jié)構(gòu)增多，PU預(yù)聚物越難分散到水中，形成的乳液粒徑越大，乳液外觀由透明變?yōu)椴煌该鳌Ｋ�，過大的BD0含量難以形成穩(wěn)定的乳液，見表l，最佳的BD0含量為10％～15％。
2．2環(huán)氧樹脂添加量的影響
環(huán)氧樹脂為多羥基化合物，在與聚氨酯反應(yīng)時(shí)可以將支化點(diǎn)引入聚氨酯主鏈，使之形成部分網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而使性能更為優(yōu)異。從表2可看到，加入環(huán)氧樹脂后，產(chǎn)品的耐水性有明顯的提高，隨著環(huán)氧樹脂含量的增加，拉伸強(qiáng)度增加，硬度也增加了，隨著環(huán)氧樹脂添加量的增加，改性后的PU的交聯(lián)密度增大，降低了聚氨酯樹脂的親水性，聚氨酯水分散體的穩(wěn)定性下降，添加的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過4％時(shí)，乳液外觀變差，產(chǎn)品底部有微量沉淀。所以，最佳環(huán)氧樹脂添加量為4％左右。
2．3DMPA添加量對(duì)產(chǎn)品性能的影響
DMPA作為親水單體引入聚氨酯分子鏈結(jié)構(gòu)，用TEA中和，生成銨鹽，可使聚氨酯分散于水中制成自乳化乳液。DM-PA含量的大小直接影響水性聚氨酯的親水性，必須有一定比例的C00-基團(tuán)的引入才能使聚氨酯在水中形成穩(wěn)定的乳液。
由圖l可知隨著DMPA含量的增加，膠膜的吸水率增大，同時(shí)由于雙電層的電凝滯效應(yīng)，乳液粘度增大。DMPA含量的大小對(duì)膠膜的力學(xué)性能也有較大的影響：PU鏈段結(jié)構(gòu)中氨基甲酸酯鍵構(gòu)成硬段，多元醇構(gòu)成軟段，這種軟硬段之間的相互比例直接決定其力學(xué)性能；隨著小分子親水?dāng)U鏈劑DMPA用量的增加，分子結(jié)構(gòu)中硬段含量提高，分子內(nèi)庫侖力和氫鍵作用都增加，導(dǎo)致膠膜的拉伸強(qiáng)度增大。當(dāng)DMPA含量從6％增加至12％時(shí)，拉伸強(qiáng)度從6MPa增加至19MPa，而吸水率從8％增加至60％，當(dāng)DMPA含量超過9％時(shí)吸水率增速加快，綜合考慮拉伸強(qiáng)度和吸水率的影響因素，DMPA含量在9％-10％之間乳液性能較佳。
2．4改性前后性能比較
由表3可知，采用環(huán)氧樹脂改性PU后，其初粘剝離強(qiáng)度增大，并且隨著時(shí)間的延長(zhǎng)其剝離強(qiáng)度也進(jìn)一步增大，當(dāng)72h后材料破壞。該膠粘劑能對(duì)PP／PE復(fù)合膜的粘結(jié)性能好。
3結(jié)語
以BD0和DMPA為擴(kuò)鏈劑，用環(huán)氧樹脂對(duì)PU改性，制得性能較佳的水性PU乳液，隨著環(huán)氧E20和BD0的增加，膠膜的力學(xué)性能增強(qiáng)，耐水性增大；隨著DMPA量的增加，膠膜的力學(xué)性能增大，較佳的BD0量為10％-15％，較佳的DMPA用量為9％-10％，環(huán)氧樹脂E20的量為4％。用該乳液配成的膠粘劑對(duì)PP／PE復(fù)合膜粘結(jié)性能好，該膠粘劑是一種環(huán)保型膠粘劑，可滿足實(shí)際應(yīng)用需要。
