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MDI类环保型粘合剂的制备

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第l2期 王杰,等:MDI类环保型粘合剂的制备 ・21・ MDI类环保型粘合剂的制备 王 杰,曲文娟,李少香 (青岛科技大学环境与安全3-程学院,山东青岛266042) 摘要:采用环保型环氧大豆油类增塑剂制备MDI型粘合剂,考察了一NCO含量、增塑剂用量和气相白炭黑用量对粘合剂的影响。实验结 果表明:随着一NCO含量的提高,粘合剂的黏度降低,但其固含量和制成样品的力学性能得到提高;随着增塑剂用量的增大粘合剂的黏 度和固含量提高,制成样品的力学性能基本不变,但增塑剂含量超过20%时,粘合剂各方面性能有所下降;当一NCO含量为t0%、增塑 ,剂用量为20%、气相白炭黑用量在0.3%时,粘合剂的物理性能以及制成样品的力学性能相对最佳,可以满足使用。 关键词:橡胶跑道;环保增塑剂;MDI;粘合剂 中图分类号:TQ437 .9 文献标识码:A 文章编号:1008—021X(2017)12—00021—03 Preparation of MDI——based environmental adhesive Wang Jie,Qu Wenjuan,Li Shaoxiang (Qingdgo University of science and technology,College of Environment and Safety Engineering,Qingdao 266042 China) Abstract:The MDI—based adhesive were prepared by using environmental epoxidized soybean oil as plasticizersnfluence of ,the ithe contents of—NCO and plasticizer contents and nano—white carbon black on the adhesive were studied.The result showed that the viscosity was decrease when—NCO contents were improved,but it could increase the solid content of adhesive and mechanical properties.The viscosity and solid content of adhesive were incline when plasticizer contents were enhanced, meanwhile,the mechanical properties of the samples were almost invariant;But all performance were declined when the plasticizer contents more than 20%;When the contents of nano—white carbon black were 0.3%,plasticizer contents were 20%,一NCO contents were 10%,the physical performance and the properties of samples met the requirements. Key words:rubber track;environmental plasticizers;MDI;adhesive 聚氨酯类粘合剂广泛用于各类运动跑道及运动场地的铺 脂领域应用研究,对在粘合剂使用方面报道较少,尤其是在塑 胶跑道应用方面鲜有报道。因此,本文在合成粘合剂过程中使 用环氧大豆油类增塑剂,考察一NCO含量、环保类增塑剂用量 设,如塑胶田径场、塑胶网球场等。利用聚氨酯类粘合剂铺设 的网球场地防滑、弹性好、能有效保护运动员免受伤害 。传 统的聚氨酯类粘合剂合成时,常采用邻苯酯类增塑剂,如邻苯 二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)等。这类增塑 剂虽然能提高产品柔韧性和拉伸性 ,但其毒性和致癌嫌疑也 引起了人们的注意,例如:2016年北京、上海、南京等级相继出 和气相白炭黑用量的改变对粘合剂的黏度、固含量以及跑道样 品的力学性能的影响,确定制备粘合剂的最佳配比。 1 实验部分 1.1 实验原料 聚醚多元醇(DI2OOOD),山东一诺威聚氨酯股份有限公 司;液态MDI,山东蓝星东大化工有限公司;环保类增塑剂(环 氧大豆油类),市售;气相白炭黑,山东蓝星东大化工有限公司; 现毒跑道事件,严重危害了儿童健康与安全,受到人们广泛关 注。因此,使用环保类增塑剂替代邻苯酯类增塑剂来合成聚氨 酯类粘合剂是当今社会的必然发展趋势。 环保类增塑剂主要包括环氧类、植物油类、聚酯类、柠檬酸 酯类等,其中环氧类增塑剂主要包括环氧大豆油类、环氧乙烯 亚麻油酸甲酯、环氧糠油酸丁酯、环氧蚕蛹油酸辛酯、9,10一环 氧硬酯酸辛酯等。环氧大豆油类增塑剂 是由天然油脂与 有机过氧酸进行环氧化反应而制得的一类优良增塑剂,与主增 塑剂DOP、DBP相比,具有无毒、耐热、迁移少和光稳定性好的 粘合剂A、B(市售);橡胶颗粒(粒径为2 ̄4cm),烟台阳光塑胶 公司。 1.2 实验仪器 RVDV一1型数显旋转式黏度计,上海碜泽实业有限公司; WDW一20高分子材料拉力测试机,济南迈捷试验设备有限公 司。 优点 ],在许多国家被允许用于食品及医药的包装材料。 目前国内外 在环氧大豆油类增塑剂的研究偏向于绿 1.3 样品制备 1.3.1粘合剂制备 色工业合成、高环氧量环氧大豆油的制备以及在塑料、合成树 收稿日期:2017—04—08 称取一定量的气相白炭黑和聚醚多元醇于烧瓶中,120 ̄C 作者简介:王杰(1993一),硕士研究生在读,主要从事阻燃涂料、粘合剂制备研究。 ・22・ 山东化工 SHAND0NG CHEMICAL INDUSTRY 2017年第46卷 O 0 \_ua雹∞ 0 咖 0 啪 0 伽 O ∞ g} {l} a【 s; 下减压蒸馏脱水lh,降温至45%并加入液化MDI,升温至75% 反应2h,冷却至45 ̄C,加入环保增塑剂反应10min后,制得聚氨 酯粘合剂,导热密封瓶中备用。 1.3.2跑道样品的制备 着偏低的收缩率,虽然利于增加粘结件和接触物的连接,但是 同时也会导致施工困难。综合考虑粘合剂的黏度和固含量需 求,一NCO含量为10%~12%时相对较优。 2.2增塑剂含量对粘合剂性能的影响 按照质量7:1称取橡胶颗粒和制得的粘合剂共60g,混合 搅拌均匀,铺摊于聚四氟乙烯板上,压实,制备成跑道样块,24h 后取出,室温下放置3周。制样对样品进行性能测试。 1.4 性能测试 根据GB/T14833—2011《合成材料跑道面层》对样品进行 性能检测。 2结果与讨论 2.1 一NCO含量对粘合剂性能的影响 (s. △E参!socIs!> 霄 詈 瑚 啪 啪 垂; 喜; 伽善 8 .甚 > 8 10 12 14 16 18 2O NCO/% 图1 一NCO含量对粘合剂黏度的影响 Fig.1 Effect of the contents of—NCO on viscosity of adhesive 8 10 12 14 16 NCO/% 图2 一NCO含量对粘合剂固含量的影响 Fig.2 Effect ofthe contents of—NCO on solid content of adhesive 如图1所示,一NCO含量增高时,黏度逐渐降低。因为聚 氨酯型粘合剂的黏度对生产工艺和施工工艺有着一定量的影 响,黏度太大不利于施工生产,黏度太小不利于与橡胶颗粒的 粘结,因此合适的一NCO比例起着重要作用。图2说明一NCO 含量增高时,固含量呈现增长趋势,由于一NCO含量20%时黏 度太低,所以不考虑作为配方的选择。固含量高的粘合剂意味 5 10 15 20 25 Plasfioizer/% 伽 图3 增塑剂含量对粘合剂黏度的影响 ∞ ∞ ∞ 舛 ∞ 昭 ∞ Fig.3 Effect of the content of plasticizers on viscosity of adhesive t 罟 8 叠 磊 5 10 15 ∞ 25 Plasticizer/% 图4增塑剂含量对粘合剂固含量的影响 Fig.4 Effect of the content of plasticizers on solid content of adhesive 如图3所示,粘合剂黏度随着增塑剂含量的增加基本不 变,但随着增塑剂含量过大时,粘合剂黏度开始下降。如图4 所示,粘合剂固含量随着增塑剂含量的增加呈现增加的趋势, 但当增塑剂含量超过20%时,固含量呈现减小的趋势。增塑剂 含量提高不但会使粘合剂的固含量和黏度降低,也会导致粘合 剂的成本降低。但是黏度过低,制品的机械强度越低。综合考 虑各项因素,增塑剂含量16%一20%时相对较优。 2.3 气相白炭黑含量对粘合剂性能的影响 如图5所示,随着气相白炭黑添加量增加时,粘合剂黏度 呈现先增加后减小的趋势,固含量呈现上升趋势。这是由于气 相白炭黑粒径很小,但是表面吸附能力强,表面能相对较大,对 整个体系具有一定的稳定性能。综合考虑粘合剂的黏度和固 含量,选择气相白炭黑含量为0.3%相对较优。  第l2期 王杰,等:MDI类环保型粘合剂的制备 ・23・ 喜 旨 蓍 § nano-white carbon black/% 图5 气相白炭黑用量和粘合剂黏度和固含量的关系 Fig.5 Effect of the content ofnano~white carbon black O11 viscosity and solid content of adhesive 2.4各组分含量变化对跑道样板拉伸性能的影响 控制单一变量,分别选取各组分相对较优比例制作样板, 并测试拉伸性能如表1~表3所示。 表1 一NCO含量对样品最大 拉力和拉伸强度的影响 T&ble l Eflfect ofthe content of—NCO on maximum tension and tensile strength of samples 如表1所示,当一NCO含量增高时,样品最大拉力增高,拉 伸强度随着最大拉力的增高而增高。这是由于当一NCO含量 上升时,会使聚氨酯中硬段含量上升,序列长度增加,而聚氨酯 中硬段长度决定了回弹性和强度。但是当一NCO含量过高时, 成本也会相应增加,由于一NCO含量超过10%时上升幅度较 低,所以选择10%作为产品一NCO的最优比例。 表2气相白炭黑含量对样品 最大拉力和拉伸强度的影响 Table 2 Efiect of the content of nano—white carbon black on maximum tension and tensile strength of samples 如表2所示,当气相白炭黑含量增高时,样品最大拉力增 高,这是因为气相白炭黑具有优异的补强性,样品中添加气相 白炭黑可提高样品整体拉伸强度。但是,气相白炭黑含量超过 0.2%,合成出的粘合剂会轻微变白、不透明,制成的样品也会 发白,观赏效果不佳。考虑到气相白炭黑对粘合剂的黏度和固 含量的影响,选择0.3%作为气相白炭黑的最优比例。 表3增塑剂含量对样品最大拉力和拉伸强度的影响 Table 3 Effect ofthe content ofplasticizers on maximum tension and tensile strength of samples 如表3所示,当增塑剂含量增高时,样品拉伸强度呈现先 增加后减小的趋势。这是由于虽然增塑剂可以提高粘合剂的 柔韧性但其本身还是提高整个体系的塑形,用量过多会导致材 料变脆,拉伸强度略微下降。在工厂中,增塑剂含量不一般超 过20%。考虑到增塑剂成本较低,因此选择20%作为产品增塑 剂的最优比例。 表4 与其他样品性能的比较 Table 4 Compared with other samples properties 根据表1~表3选取~NCO含量10%、增塑剂20%、气相 白炭黑0.3%作为最优产品的比例制成样品,并选取两种市售 粘合剂A、B做成样品,分别为Samplel一3,如表4所示。由表4 可知,根据最优配比制成的样品的最大拉力和拉伸强度都比市 售的两种样品要高,说明与添加邻苯酯类增塑剂的产品相比, 本文最优比例的环保型增塑剂的力学性能要高一些。 3结论 本文合成时添加环保类增塑剂,通过改变各组分比例研究 了添加环保类增塑剂时,添加不同比例组分对粘合剂的影响。 实验结果证明,一NCO含量增高时,固含量增高,黏度和样品拉 伸强度降低;当增塑剂含量提高时,样品拉伸强度先增加后减 小,粘合剂的黏度和固含量增高,但用量超过20%时,整体性能 下降;当气相白炭黑含量增高时,黏度和拉伸强度提高,固含量 呈现先增加后减小的趋势。并根据实验结果选择一NCO含量 10%、增塑剂20%、气相白炭黑0.3%作为最优产品的比例,且 与其他公司产品相比,具备良好性能。 参考文献 [1]孙清峰,鞠伟坦.MDI型单组分聚氨酯粘合剂的研制[J]. 中国聚氨酯工业协会铺装材料专业委员会第一届聚氨酯 铺装材料行业生产、科研、技术交流会论文集,201 1. 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[11]侯学敏,李林霞,张直峰,等.响应面法优化薄荷叶总黄酮 结果表明:木槿提取的最佳条件组合为:温度70%、料液比1: 50、乙醇浓度50%、提取时间50min。 (2)木槿提取物的抗氧化作用,采用DPPH自由基清除试 验,随着总酚浓度的上升,自由基清除率上升明显,清除自由基 作用很强。 (3)下一步将用不同的方法纯化提取物,提高提取物中黄 酮含量。将其他抗氧化物与木槿提取物的抗氧化能力进行比 较。利用高效液相等方法探究提取物中的具体成分及含量。 提取工艺及抗氧化活性[J].食品科学,2013,34(6):124 —参考文献 [1]卫强,纪小影,徐飞,等.木槿叶化学成分及抑制0l一葡 萄糖苷酶活性研究[J].中药材,2015,38(5):975—979. [2]申万祥,崔超,刘向辉,等.木槿药学研究概况[J].畜牧 与饲料科学,2011,32(11):54—55, 128. [12]王奇志,刘213. 敏,陈雨,等.海滨木槿不同部位提取物的 体外抗氧化活性研究[J].食品科技,2013,3(11):209— [13]王婷婷,王少康,黄桂玲,等.菊花主要活性成分含量及其 抗氧化活性测定[J].食品科学,2013,34(15):95—99. (本文文献格式:杨涛,王博诚。邓碧珊,等.木槿提取工艺及 [3]李朝阳,杨朝霞.木槿叶的营养成分测定[J].吉首大学学 报(自然科学版),2002,23(4):95—96. [4]苏万楷,李裕,黄家灿,等.木槿植物资源的利用价值及 开发潜力[J].四川林业科技,2005,26(2):80—83. 抗氧化作用研究[J].山东化工,2017,46(12):24—26.) (上接第23页) a novel cunng agent for particleboard(PB)production[J]. Holzforschung,2016,70(10):927—935. [4]Singh S.Phthalates:toxicogenomics and inferred human diseases.[J].Genomics,2011,97(3):148—157. 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