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聚醚酯水性聚氨酯粘合剂的制备及其在钙塑瓦楞纸板的应用研究

作　者: 赵满
导　师: 许文才
学　校: 北京印刷学院
专　业: 材料物理与化学
关键词: 聚乙二醇微相分离水性聚氨酯粘合剂钙塑瓦楞纸板
分类号: TQ433.432
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

近年来，随着人们环保意识的增强，聚氨酯(PU)粘合剂正逐渐由传统的溶剂型向水基型过渡，但是水基聚氨酯粘合剂(WPU)耐低温性差、表面张力高和初粘强度低等与生俱来的缺点，限制了其在纸塑粘合剂方面的应用。本文主要采用丙酮法，以弱极性聚氧化乙烯二醇（PEG2000）和强极性聚碳酸酯二醇（PCD1000，PCD2000）为软段，异佛尔酮二异氰酸酯和1,4-丁二醇为硬段，制备了一系列线性聚氨酯分散体；通过对钙塑瓦楞芯纸表面处理和调节自乳化剂含量的方法增大粘合强度，加入聚醚软段PEG以增大初始粘合强度；用傅立叶变换红外光谱法（FT-IR）分析了所合成聚合物结构，并使用红外分峰的方法对聚氨酯胶膜的微相分离程度进行了精确表征；还对聚氨酯乳液的粘度、粒径、表面张力,胶膜的热稳定性、力学性能、耐水性和粘结强度进行了测试分析。结果如下：1．自乳化剂二羟甲基丙酸（DMPA）的含量(2%~7%)对乳液性能有较大影响。随着DMPA含量的提高，WPU粒径逐渐减小，粘度随之增大，粒度分布逐渐变窄；胶膜断裂伸长率减少，拉伸强度增大；粘合强度呈抛物线趋势变化，在DMPA质量分数为4%时粘合剂性能最好，粘合强度达到最大；粘合剂对钙塑瓦楞纸板有良好的粘合效果，钙塑基材经过表面处理可以显著提高粘合强度。2.软段分子量大的聚氨酯乳液具有更大的粒径，更小的粘度；胶膜氢键化程度更低，但是耐低温性能更佳；具有的断裂伸长率较高，但是拉伸强度较低。最终粘合强度较高但是初始粘合强度不理想。3.为获得较好的初始粘合强度，并进一步提高最终粘合强度，在聚氨酯主链中引进弱极性亲水链段聚乙二醇。PEG的加入对乳液起到了增稠的作用，引起表面张力的大幅下降，使聚氨酯胶膜的微相分离程度增大，耐低温性能略微提高，断裂伸长率大幅增加，初始粘合强度增加；但是同时也使乳液粒径变大，出现多分散性，拉伸强度降低，耐水性下降；PEG含量过多时还会使聚氨酯成膜性下降，甚至不能成膜，在胶膜中聚集成PEG相，使聚氨酯出现多相分布情况；少量的PEG（5mol%）加入可轻微提高聚氨酯对钙塑瓦楞纸板的最终粘合强度，但过多（>20mol%）则使最终粘合强度降低。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-24
  1.1 水基聚氨酯粘合剂简介  9-13
    1.1.1 水基聚氨酯概念  9
    1.1.2 水基聚氨酯的分类  9-10
    1.1.3 水基聚氨酯的原料  10-11
    1.1.4 水基聚氨酯的制备方法  11-13
  1.2 水基聚氨酯粘合剂成膜及粘结机理  13-15
    1.2.1 水基聚氨酯成膜过程  13
    1.2.2 聚氨酯粘合剂粘接机理  13-15
  1.3 水基聚氨酯的结构与性能的关系  15-18
    1.3.1 聚氨酯的软段与硬段  15
    1.3.2 聚氨酯的微相分离  15-16
    1.3.3 氢键对微相分离的影响  16-17
    1.3.4 软段对水基聚氨酯粘合剂性能的影响  17
    1.3.5 硬段对水基聚氨酯粘合剂性能的影响  17-18
  1.4 钙塑瓦楞纸用胶粘剂的研究现状  18-22
    1.4.1 钙塑瓦楞纸板简介  18-19
    1.4.2 钙塑瓦楞纸板生产工艺  19-21
    1.4.3 钙塑瓦楞纸板用粘合剂  21-22
  1.5 本课题研究的内容与意义及创新点  22-24
第二章实验  24-33
  2.1 实验用品  24-26
    2.1.1 实验原料  24
    2.1.2 实验仪器  24-25
    2.1.3 实验装置  25-26
  2.2 合成过程  26-29
    2.2.1 实验方案  26-27
    2.2.2 合成路线  27-29
    2.2.3 预聚体 NCO 含量的测定  29
  2.3 乳液的性能测试与表征  29-30
    2.3.1 乳液贮存稳定性：  29
    2.3.2 粘度测定  29
    2.3.3 粒径及粒径分布测定  29-30
    2.3.4 表面张力的测定  30
    2.3.5 固含量的测定  30
  2.4 胶膜的性能测试与表征  30-31
    2.4.1 红外表征  30
    2.4.2 DSC 表征  30-31
    2.4.3 TG 表征  31
    2.4.4 胶膜拉伸性能测试  31
    2.4.5 胶膜耐水性测试  31
  2.5 水基聚氨酯粘合强度的测试  31-33
    2.5.1 基材的表面处理  31
    2.5.2 粘合强度测试  31-33
第三章结果与讨论  33-62
  3.1 DMPA 对聚氨酯粘合剂性能的影响  33-38
    3.1.1 DMPA 含量对 WPU 乳液性能的影响  33-35
    3.1.2 DMPA 含量对胶膜性能的影响  35-36
    3.1.3 DMPA 含量对钙塑瓦楞芯纸/牛皮面纸粘结强度的影响  36-38
  3.2 PCD 分子量对 WPU 性能的影响  38-45
    3.2.1 PCD 分子量对乳液性能的影响  38-39
    3.2.2 PCD 分子量对胶膜性能的影响  39-44
    3.2.3 PCD 分子量对聚氨酯粘合性能的影响  44-45
  3.3 PEG 添加量对 WPU 结构和性能的影响  45-60
    3.3.1 PEG 添加量对乳液性能的影响  45-49
    3.3.2 软段对胶膜性能的影响  49-59
    3.3.3 PEG 的加入对粘合强度的影响  59-60
  3.4 自制 WPU 粘合剂与市场 WPU 粘合剂对比  60-62
    3.4.1 自制 PU 粘合剂成本分析  60-61
    3.4.2 自制 WPU 粘合剂与市场 WPU 粘合剂性能比较  61-62
第四章结论与展望  62-64
  4.1 结论  62-63
  4.2 展望  63-64
硕士期间已发表论文  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-71

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