聚氨酯底涂剂的研究及制备

龚洪洋，陆瑜翀，陈 淼，吕亚真，冯 培

（郑州中原思蓝德高科股份有限公司，河南 郑州 450001）

前 言

聚氨酯胶粘剂因其具有优异的力学性能并且可调节性的特点，已经在汽车，轨道交通，电器等多个领域得到了广泛的应用[1～2]。由于其分子链中含有氨基甲酸酯等极性基团，以及活性官能团异氰酸酯基，可以与某些基材表面形成良好的粘接[3]，然而与玻璃等基材粘接效果并不好[4～5]。因此研制一种性能优异的聚氨酯粘接剂成为了一个必要的课题，也有了很多报道[6～8]。本文讨论了不同种类及用量的物质对聚氨酯底涂剂性能的影响。

1 实验部分

1.1 主要原料

预聚体 1，实验室自制，IPDI 型预聚体，NCO 含量为5%；预聚体2，IPDI 型预聚体，NCO 含量为10%，市售；色浆，实验室自制；乙酸乙酯，市售；粘接促进剂，实验室自制；聚氨酯胶粘剂：MF613 单组分聚氨酯粘接胶，郑州中原思蓝德高科股份有限公司。

1.2 仪器设备

四口烧瓶，3L；CMT6000 型万能拉力机，SANS公司；ME-4002E 型电子天平，梅特勒- 托利多国际有限公司。

1.3 底涂剂的制备

将预聚体、色浆、溶剂、粘接促进剂一起加入100mL 铝瓶中，加入6g 的钢珠1 个，摇晃均匀。

1.4 性能测试

本实验所制备样品，全部进行表干、剪切强度等项目检验，色浆用量实验部分的样品要进行透光度检测，其中剪切强度按照HG/T-4363-2012《汽车车窗玻璃用单组分聚氨酯胶粘剂》测试，表干及透光度按照某主机厂要求测试。

2 结果与讨论

2.1 粘接促进剂用量对底涂剂性能的影响

为了考察粘接促进剂用量对底涂剂性能的影响，按照表1 中的配方进行实验，其性能如表2 所示。

表1 不同粘接促进剂用量制备聚氨酯底涂剂Table 1 The preparation of polyurethane primer with different dosages of adhesion promoter

表2 不同粘接促进剂用量对聚氨酯底涂剂的影响Table 2 The effect of different amounts of adhesion promoter on polyurethane primer

如表2 所示，随着粘接促进剂用量的增加，表干速度有所加快，这可能是由于粘接促进剂中含有大量的叔胺基，而叔胺基有催化作用所致，在没加粘接促进剂时，剪切片的破坏形式为60%底漆脱玻璃，这可能是底涂剂中没有硅烷偶联剂，没能够与玻璃形成足够的螯合点所致，当粘接促进剂加入8g时，胶与底漆之间的粘接会变得比较差，这主要是由于粘接促进剂中含有大量的硅氧烷结构，在固化过程中会释放出醇类物质，封端聚氨酯胶体中的NCO，使其与底漆反应点减少。

2.2 预聚体2 用量对底涂剂性能的影响

为了考察预聚体2 用量对底涂剂性能的影响，按照表3 中的配方进行实验，其性能如表4 所示。

表3 不同预聚体2 用量制备聚氨酯胶底涂剂Table 3 The preparation of polyurethane primer with different amounts of prepolymer 2

表4 不同预聚体2 用量对聚氨酯底涂剂性能的影响Table 4 The effect of different amounts of prepolymer 2 on the properties of polyurethane primer

如表4 所示，随着预聚体2 用量的增加，底涂剂的表干速率加快，这主要是由于预聚体2 的NCO活性相对预聚体1 大很多所致，当预聚体2 用量较少时，胶与底涂剂的粘接较差，这是由于底涂剂中NCO 含量较少所致，当预聚体2 用量较多时底涂剂与玻璃的粘接效果比较差，这是由于底涂剂中的粘接促进剂相对较少。

2.3 色浆用量对底涂剂性能的影响

为了考察色浆用量对底涂剂性能的影响，按照表5 中的配方进行实验，其性能如表6 所示。

表5 不同色浆用量制备聚氨酯底涂剂Table 5 The preparation of polyurethane primer with different amounts of color paste

表6 不同色浆用量对聚氨酯底涂剂性能的影响Table 6 The effect of different amounts of color paste on polyurethane primer

图1 不同量炭黑制备底涂剂的涂覆图Fig.1 The images of primer prepared with different amounts of carbon black

如表6 所示，随着色浆用量的增多，其表干时间缩短，这可能是由于色浆中的有效物质是炭黑，当底涂剂中溶剂挥发完后较多的炭黑可以增加残留物的干燥程度；而粘接形式随着色浆用量的增加而变差，这可能是由于较多的炭黑，吸附了部分可以与玻璃表面进行螯合作用官能团，使其有效交接点减少，而当色浆用量较少时底涂剂的泽光力有所降低（如图1 所示）。

3 结 论

（1）较多的粘接促进剂不利于胶体与底涂之间的粘接，当添加量为4g 时，可达到内聚破坏。

（2）NCO 活性较大的预聚体2 用量较多时对底涂剂与玻璃基材的粘接不利，添加量为18g 时，粘接效果最佳。

（3）色浆用量过多时不利于底涂剂与玻璃的粘接，本研究中，添加量为6g 时，涂覆效果良好，粘接破坏形式为内聚破坏。