纺织面料用PUR 热熔胶性能研究

孙明真,卢 景,潘晓蝶,徐 婧,许 婷,黄立新

(嘉兴学院,浙江 嘉兴314001)

湿固化聚氨酯(PUR)热熔胶是一种在熔融条件下涂布,具有一定的初黏性,与基材表面的湿气反应后固化产生粘接力的胶黏剂[1]。这类热熔胶具有粘结强度高,不含任何有机溶剂,环保,固化快等特点[2]。同时还具有较好的耐水性,耐溶剂性和耐寒性等特点,已在包装材料、木材加工、书籍装订及纺织工业等领域广泛应用[3-4]。

1 试验部分

1.1 试验原料

赢创聚酯多元醇(DYNACOLL7210),上海凯因化工有限公司;PN110-(Stephan聚酯多元醇),广州钻鸿贸易有限公司;陶氏聚醚多元醇(N210,Mn=1 000),广州市博顺化工有限公司;陶氏聚醚多元醇(B34,Mn=450),广州雅创新材料有限公司;二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI),万华化学集团股份有限公司;四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010),攀花化学有限公司;三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(168),邢台鑫蓝科技有限公司;催化剂2,2-吗啉乙基醚(DMDEE)。

1.2 预聚体的合成

按照 处 方 计 量好原料 7210 约 22 份、PN110 约30.5份、N210约61份、B34约3.5份、M-50(MDI的俗称)约35份、1010约0.12份、168约0.12份、DMDEE约0.02份,将不同的聚酯/聚醚多元醇依次加入到三颈烧瓶中,升温至原料逐渐熔化后,开始缓慢搅拌,当温度升到110～120 ℃时,原料全部熔化,开始匀速搅拌。温度继续升高,升到140 ℃时真空脱水1 h,再逐渐降温至100～105 ℃,加入预先计量好的M-50,提高转速并将温度升至(110±5)℃,反应2 h后,加入催化剂,5 min后,出料密封保存。分别测定异氰酸酯基(NCO)含量、黏度值,剩余的胶黏剂密封保存[5]。

1.3 性能检测

NCO 含量的测定参照标准HG/T 2409-1992。热熔胶熔融黏度的测定参照标准HG/T 3660-1999。

拉伸强度、断裂伸长率的测定参照标准GB/T 528-2009,测试结果取4个试样的平均值。

热熔胶取样参照标准GB/T 20740-2006(ISO 15605:2000,IDT)。

剥离强度的测定参照GB/T 2790-1995标准,试样在室温水浴锅中保持7 d后测试。

开放时间测试:用刮片快速在面料上涂一层胶,记录从涂胶到其表面不再具有黏性的时间。

2 结果与讨论

2.1 NCO 含量对热熔胶性能的影响

预聚体中NCO 含量对热熔胶的黏度及拉伸强度、断裂伸长率的影响见表1。

由表1可知,随着胶体中NCO 含量的增加,热熔胶的黏度值呈现逐渐降低的趋势,这是由于当其含量过大时,空气中的水蒸气会与异氰酸酯基团发生发应生成二氧化碳,因此会出现大量气泡,影响粘结强度。同时,拉伸强度,断裂伸长率都有了一定的增加,这是由于随着NCO 含量的增加,预聚体的分子量有了一定的降低,分子链运动更加容易[6],脲键和氨基甲酸酯基的生成量也会逐渐的增加。综合考虑黏度、强度、施工工艺等方面因素,NCO 质量分数在2.7%时综合性能最佳。

表1 NCO 含量对PUR 热熔胶性能的影响

2.2 热熔胶的固化时间与粘结强度的关系

异氰酸酯基封端的预聚体是单组分湿固化聚氨酯热熔胶主体聚合物。固化是指聚氨酯热熔胶中的活泼端基-NCO 基团与基材表面吸附的水、吸收气体中的水以及表面存在的羟基等活泼氢发生化学反应的过程。由于在常温下,空气中的温湿度较低,且胶体中NCO 的含量较小,因此固化速度较慢,固化过程中粘结强度随时间的变化如图1所示。

图1 固化时间与粘结强度的关系

由图1可知,PUR 热熔胶的粘结强度随固化时间的延长而逐渐上升,60 h后黏度上升缓慢,76 h后,黏度值趋于稳定。所以实际应用中,应固化76 h左右。

2.3 热熔胶的耐水性能

将PUR热熔胶粘结面料置于恒温水浴中,分别测试不同浸水时间下粘结面料的剥离强度。测试结果见图2。

图2 浸水时间与粘结强度的关系

由图2可知,单组份湿固化热熔胶的黏度随着浸水时间的延长,黏度逐渐下降,并趋于稳定。浸水不影响此热熔胶在复合面料中的使用。

2.4 热熔胶综合性能对比

为了验证合成的热熔胶的综合性能,购买了市场上常用的热熔胶进行分析对比,具体参数如表2所示。

表2 两种热熔胶的性能对比

PUR 热熔胶体系黏合剂与市售PUR 产品相比,较短的开放时间有利于面料与膜的粘合,便于流水线操作。黏度有了一定的提升,因为黏度太低则会渗胶,胶水会渗透到面料的另一面,形成花斑。耐水洗、耐干洗次数均大于50次,且本试验的热熔胶在90 ℃时可水洗。本产品综合性能优于市售PUR 产品。

3 结论

(1)PUR 热熔胶的拉伸强度、断裂伸长率随着NCO 含量的增加而逐渐增加,胶黏剂的黏度呈现出降低的趋势。当胶黏剂中NCO 的质量分数为2.7%时,胶体的施工工艺及各方面的性能达到较优。

(2)自制的PUR 热熔胶与市售PUR 热熔胶相比,具有良好的粘结性能、耐水洗和耐干洗性能,开放时间缩短,能满足纺织面料复合的需要。