1.1引入或生成耐熱基團(tuán)
通過(guò)改變鏈段結(jié)構(gòu)，引入芳環(huán)或者形成噁唑烷酮、異氰脲酸酯、酰亞胺等耐熱基團(tuán)，可提高膠粘劑的熱穩(wěn)定性。
Pu鏈段中芳環(huán)密度的增加使得鏈段剛性增大，分子間作用力增強(qiáng)，使得聚合物熱分解溫度提高。噁唑烷酮可以由異氰酸酯基與環(huán)氧基反應(yīng)合成，其熱分解溫度達(dá)300℃以上。異氰脲酸酯環(huán)是異氰酸酯三聚反應(yīng)產(chǎn)物，雜環(huán)上沒有不穩(wěn)定的氫原子以及酰胺基結(jié)構(gòu)，使它具有較好的熱穩(wěn)定性。聚酰亞胺是由酸酐和二元胺反應(yīng)縮聚生成的，它在空氣中的分解溫度為400～450℃，在N中的分解溫度為2400～500℃，將酰亞胺環(huán)引入聚氨酯材料后，硬段中C=O含量增加，增加—NH和C=O間氫鍵作用并減弱硬段—NH和軟段—O—間作用力，從而使硬段間的作用力加強(qiáng)、軟硬段間的氫鍵作用減弱，軟段相和硬段相之間的相容性變差，相分離程度增加，從而提高了聚氨酯的耐熱性。
盧冶等人通過(guò)本體聚合，合成一類新型的含雜萘類聯(lián)苯結(jié)構(gòu)的PU膠，其常溫剪切強(qiáng)度不低于20MPa，具有較高的T(170~200℃)，在氮?dú)夥諊?50℃無(wú)失重，g10%熱失重溫度為300℃，而且具有較強(qiáng)的耐酸、耐水解性能。該膠粘劑適用于溫度較高的環(huán)境中。
莊嚴(yán)等人通過(guò)引入高耐熱性和耐水解性的結(jié)構(gòu)單元，提高分子的軟化點(diǎn)，合理控制中間體的指標(biāo)等手段，提高PU膠的耐濕熱穩(wěn)定性。該膠粘劑可耐135℃高溫蒸煮。用其制作的復(fù)合包裝袋PET/Al/CPP內(nèi)裝經(jīng)135℃蒸煮40min，包裝袋仍完整無(wú)損。
Petrova研究了含硼烷PU膠，發(fā)現(xiàn)加熱到600℃時(shí)總質(zhì)量損失只有20%，而沒有加硼烷的PU膠質(zhì)量損失為80%。俄羅斯科學(xué)家采用卡硼烷對(duì)聚氨酯進(jìn)行改性，制成了用于鋼、鈦合金、黃銅和鋼膠接的BK-20膠粘劑，使用溫度為500~800℃，最高可達(dá)800~1000℃。
1.2添加填料
PU膠中添加合適的填料可以降低收縮應(yīng)力和熱應(yīng)力，從而提高其耐熱性。由于聚氨酯中有機(jī)和無(wú)機(jī)部分相互作用形成獨(dú)特的界面效應(yīng)和協(xié)同作用，使得這種材料具有更高的熱和氧穩(wěn)定性。按有機(jī)相和無(wú)機(jī)相的相互作用關(guān)系可將混合聚氨酯分為2類：第1類是有機(jī)與無(wú)機(jī)相通過(guò)弱鍵如氫鍵、范德華力和靜電力相互作用，另一類則是有機(jī)相和無(wú)機(jī)相通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合。常用的填料有(如玻璃纖維、云母等)、粉末(如纖維素、二氧化硅、三氧化二鋁等)、片狀材料(如滑石)、塊狀材料(如重晶石)及納米粒子或功能納米粒子。
SebastianClauβ等在單組分PU膠中加入體積分?jǐn)?shù)30%的白堊，膠接接頭的熱穩(wěn)定性明顯提高。B.S.Kim等分別用疏水和親水性基團(tuán)改性的2種納米二氧化硅增強(qiáng)UV固化聚氨酯乳液，發(fā)現(xiàn)隨著納米二氧化硅加入量的增加，聚氨酯降解溫度尤其是硬段降解溫度增加。Lee等研究了水性聚氨酯/粘土納米復(fù)合材料，也發(fā)現(xiàn)體系中含有粘土越多其耐熱性就越高。
在聚氨酯膠粘劑的制備和使用過(guò)程中應(yīng)充分了解其結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，根據(jù)使用的目的和要求合理進(jìn)行設(shè)計(jì)。目前，開發(fā)新型耐熱聚氨酯膠粘劑，研發(fā)新的合成技術(shù)、新的添加材料以及相應(yīng)機(jī)理研究已成為聚氨酯研究的重點(diǎn)。 |
