改性淀粉基木材用环保胶粘剂的合成研究

对淀粉进行糊化、氧化处理后,与聚乙烯醇(PVA)接枝反应制得胶粘剂主剂,然后分别以三聚氰胺甲醛树脂(MF)、聚氨酯(PU)预聚体作为胶粘剂主剂的改性剂,制得了木材用胶粘剂。探讨了各种原料的用量、反应条件及改性剂种类等对胶粘剂性能的影响。结果表明:胶粘剂适宜的制备工艺条件为淀粉8.0g,PVA12.0g,蒸馏水100mL,氧化剂(次氯酸钠)0.16g,引发剂(过硫酸钾)0.14g,乳化剂OP-10和十二烷基苯磺酸钠(SDS)各1.0g,改性剂12.0g;淀粉糊化温度85℃,pH值9～10,淀粉预糊化时间20min;氧化时间30min,接枝反应温度95℃,pH值2～3,接枝反应时间20min;改性反应温度60℃,pH值6～7,改性反应时间1.5h。由该胶粘剂压制的层压板,其粘接强度(1.00～1.25MPa)和甲醛释放量(≤0.5mg/L)等指标符合GB/T5849-2006标准要求。     

纳米SiO_2改性聚氨酯胶粘剂的制备及性能研究

采用预聚体一步法制备了单组分湿固化nano-SiO2(纳米SiO2)改性PU(聚氨酯)胶粘剂,并利用红外光谱(FT-IR)法、热失重分析(TGA)法、差示扫描量热(DSC)法和扫描电镜(SEM)等对nano-SiO2改性PU胶粘剂的性能进行了分析和探讨。结果表明:纳米粒子的存在使PU的氢键结构发生了变化;随着nano-SiO2含量的不断增加,改性PU胶粘剂的初始粘接强度和最终粘接强度均呈先升后降态势,并且在w(nano-SiO2)=1.2%(相对于PU预聚体质量而言)时相对最大,而且分别比纯PU胶粘剂增加了117%和108%;同时,与纯PU胶粘剂相比,用1.2%nano-SiO2制备的PU胶粘剂,其熔融温度和分解温度分别提高了2.67℃和2.92℃;当w(nano-SiO2)≤1.2%时,nano-SiO2在PU胶粘剂基体中的分散性相对较好。     

SMC基材粘接用双组分聚氨酯胶粘剂的研制

研究了用于粘接SMC(纤维增强塑料)基材的双组分PU(聚氨酯)胶粘剂的配方,考察了PU预聚体、硅烷偶联剂、EP(环氧树脂)和表面处理方式等对胶粘剂在SMC基材上的粘接强度和硬度的影响。研究结果表明:加入PU预聚体、硅烷偶联剂和EP后,PU胶粘剂对SMC基材的粘接效果明显改善,剪切强度增大,基材破坏率达到100%。     

受阻酚改性PU/PBMA IPN材料阻尼性能的研究

以聚碳酸酯二醇(PC-2000)、二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)为原料合成聚氨酯(PU)预聚体,再以PU预聚体、扩链剂、甲基丙烯酸丁酯(BMA)及引发剂在一定条件下反应制备了聚氨酯/聚甲基丙烯酸正丁酯(PU/PBMA)互穿网络聚合物(IPN)材料,并加入受阻酚AO-80进行功能化改性,分别采用热固化法和室温固化法制备了受阻酚AO-80改性的PU/PBMA IPN材料。讨论了固化方法、PU与PBMA的配比、受阻酚AO-80用量等对IPN材料阻尼性能的影响,通过动态机械热分析、热失重分析以及扫描电子显微镜对IPN材料的阻尼性能、热稳定性和微观形态结构进行表征。结果表明,热固法比室温固化法更有利于制备高性能阻尼材料;受阻酚AO-80的加入可以明显提高IPN材料的阻尼性能,并能够有效地拓宽阻尼温域;当PU与PBMA质量比为60/40、AO-80质量分数为28%时,所制备的IPN材料的阻尼性能最佳。     

微电脑控制板用绝缘型聚氨酯灌封胶的研制

以聚丙二醇(PPG)、甲苯二异氰酸酯(TDI)和二邻氯二苯胺甲烷(MOCA)为主要原料,采用预聚体法合成了绝缘型PU(聚氨酯)胶粘剂;然后以二乙醇胺为扩链剂、邻苯二甲酸二环己酯(DCHP)为PU的增塑剂,熟化6 h后制备了微电脑控制板用绝缘型PU灌封胶。研究结果表明:合成PU预聚体的最佳工艺条件是反应温度为90℃、预聚时间为5.0 h。当w(预聚体)=100%、m(扩链剂)∶m(增塑剂)=25∶3时,灌封胶的电绝缘性能相对较佳,此时其介电常数为2.8~3.4、表面电阻率为(1.5~2.5)×10~(16)Ω、体积电阻率为8×10~(15)Ω·cm和击穿电压为25 kV/mm。     

无溶剂型双组分EP改性PU胶粘剂的研制

以聚醚二元醇、改性MDI(4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯)及PAPI(多亚甲基多苯基多异氰酸酯)为主要原料,合成了PU(聚氨酯)预聚体;然后以EP(环氧树脂)作为PU预聚体的改性剂,制备出一种软包装用无溶剂型双组分EP改性PU胶粘剂。研究结果表明:该胶粘剂的Tg(玻璃化转变温度)为-17.9℃;当m(EP)∶m(-NCO)=(0.99~1.04)∶1时,主剂黏度适中,EP改性PU胶粘剂具有良好的综合性能。     

聚氨酯预聚体的合成及其增韧环氧树脂胶粘剂的研究

EP(环氧树脂)/芳香胺胶粘剂固化体系具有良好的粘接性能和耐热性,但其固化温度较高,体系韧性较差且粘接强度不高。采用不同的异氰酸酯和聚醚多元醇按照一定的比例可合成多种端—NCO基PU(聚氨酯)预聚体,并以此作为EP的增韧改性剂。研究结果表明:当R=n(聚醚多元醇3050)∶n[HDI(六亚甲基二异氰酸酯)]=1∶2、w(PU预聚体)=10%(相对于EP质量而言)时,改性EP体系的拉伸剪切强度比未改性EP体系提高了80%。     

聚氨酯胶粘剂讲座（连载一）

一、引言聚氨酯(PU)胶粘剂(包括密封胶)是指分子链中含有氨基甲酸酯键((?)R NH-COR(?))和/或异氰酸酯基团(-NCO)类的胶粘剂。聚氨酯胶粘剂在制备或粘接过程中一般都发生多异氰酸酯化合物或含端基NCO聚氨酯预聚体与活性氢化合物(如含羟基、胺基的化合物、水等)的反应。聚氨酯胶粘剂具有许多优越的物化性能:     

阴离子改性PUA紫外光固化胶粘剂的制备及性能

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丁酸(DMBA)和聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)等为主要原料,制得聚氨酯(PU)预聚体;然后将其与丙烯酸羟乙酯(HEA)反应,制得HEA封端的聚氨酯丙烯酸酯(PUA)预聚体;最后在PUA预聚体中加入中和剂等助剂,制备出阴离子改性PUA紫外光(UV)固化胶粘剂。研究结果表明:当w(DMBA中-COOH)=1.2%(相对于PU预聚体质量而言)、中和度=n(中和剂)∶n(DMBA)=80%、以PTMG为多元醇且偶联剂采用预处理法加入时,相应的阴离子改性PUA型UV固化胶粘剂的耐水性、粘接强度和耐久性俱佳。     

NMA改性PVAc乳液胶粘剂合成工艺的比较

对N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)改性聚醋酸乙烯酯乳液(PVAc乳液)胶粘剂的2种合成工艺进行了比较研究。结果表明:预聚合工艺获得的NMA改性PVAc乳液胶粘剂的粘度要比预乳化工艺获得的粘度大,2种工艺均能制备出比未改性PVAc乳液胶粘剂胶接性能好的改性PVAc乳液胶粘剂;应视具体要求来选择合成工艺,但预乳化工艺的粘度可控性好于预聚合工艺。     

蓖麻油改性无溶剂型双组分聚氨酯复膜胶

以蓖麻油、苯酐和二甘醇等为原料,经酯化、缩聚后,合成了蓖麻油改性聚酯多元醇,并以此作为复膜胶的固化剂;以MDI-50(二苯基甲烷二异氰酸酯)、PPG-2000/PPG400(聚醚二元醇)为原料,合成了端-NCO基聚氨酯(PU)预聚体,并以此作为复膜胶的主剂;将主剂和固化剂按一定比例混合后,制得无溶剂型双组分PU复膜胶。研究结果表明:当反应温度为45℃、反应时间为3 h和w(-NCO)=18%时,主剂的黏度、流动性相对最好;当双组分中n(-NCO)∶n(-OH)=1.9∶1、固化温度为50℃、固化时间为24 h和w(蓖麻油)=28.3%时,复膜胶的粘接性能相对最好,并且接近于进口同类产品。     

环保型固体胶棒的研制

以聚乙烯醇(PVA)改性的白乳胶为胶粘剂,以琼脂和自制的硬脂酸钠为赋型剂,生产出粘接性能好的环保型固体胶棒。并探讨了配方中主要组分的种类选择及用量对固体胶棒粘接性能的影响。研究结果表明,当琼脂用量占总质量的2%、保湿剂乙二醇用量为5%、出料温度为60℃左右时,所得产品的综合性能为最佳。     

酸变性淀粉改性酪蛋白啤酒瓶标签胶的制备研究

采用干酪素、聚乙烯醇、酸变性淀粉为主要原料,制备改性酪蛋白啤酒瓶标签胶,讨论了固含量、碱、反应温度、反应时间、交联剂、酸变性淀粉、聚乙烯醇、终点判断、耐水性、碱洗净性等因素对酪蛋白商标胶的制备与性能的影响。结果表明,制备改性酪蛋白啤酒瓶标签胶的优化配方及工艺条件为:干酪素15 g,聚乙烯醇10 g,酸变性淀粉10 g,尿素8.4 g;聚丙酰胺1.0 g,磷酸钠1.5 g,交联剂0.8 g,防腐剂0.2 g,氢氧化钠0.6 g,水87.3 g,反应温度58~62℃,反应时间2~3 h。对啤酒瓶贴标过程中存在的问题提出了相应的解决方法。     

Preparation and properties of isocyanate prepolymer/corn starch adhesive

Utilizing corn starch as a main raw material to prepare starch adhesive, polyvinyl alcohol, borax, and carboxymethyl cellulose (CMC) were added in the preparation process. Because of the poor water resistance of native starch adhesive, an isocyanate prepolymer as a cross-linking agent was synthesized and added to improve its water resistance. Three-layer wood panels were fabricated and bonding strength was measured. The differential scanning calorimeter (DSC), thermogravimetric analysis (TGA), scanning electron microscopy (SEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) were used to characterize the thermal properties, morphology, and element content of samples. Effects of R value (the molar ratio of isocyanate group to hydroxyl group) and CMC addition on the physicochemical properties of starch adhesive were investigated. Thermal analysis results showed prepolymer/starch adhesive (PSA) cured at a relatively low temperature and thermal stability was improved after prepolymer added. SEM, XPS, and EDX results revealed that prepolymer played an effective role in bonding process, and the penetration of adhesive occurred in the wood, resulting in the improvement of bonding strength.     

氧化条件对淀粉/丙烯酸共聚物粘接性能的影响

以双氧水(H2O2)为氧化剂、硫酸铜(CuSO4)为氧化催化剂,玉米淀粉经氧化、糊化和AA(丙烯酸)接枝改性后,制得淀粉/AA接枝共聚物;然后以此为瓦楞纸板生产用淀粉胶粘剂的载体,以淀粉氧化过程中的pH、催化剂含量、氧化剂含量、氧化时间和氧化温度为试验因素,以接枝淀粉胶粘剂/瓦楞纸板的粘接强度和边压强度为考核指标,采用单因素试验法优选出制备该胶粘剂的最佳工艺条件。结果表明:当pH=10、V(0.1 mol/L CuSO4)=0.6 mL、w(H2O2)=0.6%、氧化时间为20 min和氧化温度为30℃时,接枝淀粉胶粘剂具有相对最好的粘接性能,相应接枝淀粉胶粘剂/瓦楞纸板的粘接强度和边压强度相对最大。     

Structure and properties of semiinterpenetrating polymer networks based on polyurethane and nitrochitosan

Two semiinterpenetrating polymer networks (semi‐IPNs) based on trihydroxyl methylpropane–polyurethane (T‐PU) or castor oil–polyurethane (C‐PU) were prepared by curing the mixed solution of the polyurethane prepolymer and nitrochitosan (NCH). During the curing process, crosslinking and grafting reaction between the molecules of the PU prepolymer and NCH occurred, because of the high reactivity of remaining hydroxyl groups in the NCH with ? NCO groups of PU. The structure of the original semi‐IPN sheets and the sheets treated with acetone were studied by infrared, ¹³C‐NMR, scanning electron microscopy, and dynamic mechanical analysis, showing interpenetration of NCH molecules into the PU networks. When nitrochitosan content (C_NCH) was lower than 10 wt %, the semi‐IPN sheets T‐PU and C‐PU had higher density and tensile strength (σ_b) than the systems with C_NCH more than 20%. The trihydroxymethyl propane‐based PU reacted more readily with nitrochitosan to form the semi‐IPNs than castor oil‐based PU. The semi‐IPN coatings T‐PU and C‐PU were used to coat cellophane, resulting in intimate interfacial bonding. The mechanical strength and water resistivity of the cellophane coated with T‐PU coating were improved remarkably. © 2001 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 82: 3109–3117, 2001     

单组分聚醋酸乙烯酯乳液的改性研究

以AA-PVA(乙酰乙酰化聚乙烯醇)为保护胶体、丙烯酸丁酯(BA)和叔碳酸乙烯酯(VeoVa10)为聚醋酸乙烯酯(PVAc)乳液的共聚改性单体,制得改性PVAc乳液胶粘剂。研究结果表明:当聚合温度为75℃、AA-PVA浓度为5%、w(BA)=7%和w(VeoVa10)=16%(均相对于PVAc乳液质量而言)时,相应改性PVAc乳液的剪切强度和耐水性俱佳。