聚氨酯与各种基材粘接的常温接着剂对粘接强度、耐老化性和耐候性的综合影响研究
各位朋友,各位同行,以及所有对“粘”的世界充满好奇的朋友们,大家下午好!
今天,我想和大家聊聊一个既熟悉又充满挑战的话题——聚氨酯常温接着剂在不同基材上的粘接表现,以及它在时间长河中如何抵抗岁月的侵蚀,如何在风吹日晒中保持“初心”。我们常说“千里姻缘一线?!?,这“线”放在工业领域,很多时候就是我们默默奉献的接着剂。而聚氨酯接着剂,就像一位全能选手,在各行各业都扮演着举足轻重的角色。
一、何为聚氨酯?“黏”从何来?
首先,让我们来认识一下今天的主角——聚氨酯。各位可能对这个名字有点陌生,但它却无处不在。从你脚下的运动鞋底,到你柔软舒适的沙发,甚至你汽车内饰,都有它的身影。简单来说,聚氨酯是一种高分子材料,就像乐高积木一样,由许多小分子(异氰酸酯和多元醇)组合而成,通过化学反应形成三维网状结构。这种特殊的结构赋予了聚氨酯优异的物理机械性能,使其具有优异的弹性、耐磨性、耐化学腐蚀性以及重要的——粘接性能。
那么,聚氨酯的“黏”性从何而来呢?这就像男女之间的吸引力,需要多种因素的共同作用。主要有以下几点:
- 机械互锁: 聚氨酯分子能够渗透到基材表面的微小孔隙中,就像树根扎入土壤,形成一种“咬合”状态,提供初的抓力。
- 化学键合: 聚氨酯中的活性基团能够与基材表面的某些官能团发生化学反应,形成牢固的化学键,这是粘接力的核心。
- 范德华力: 聚氨酯分子与基材分子之间存在微弱的分子间作用力,虽然单个作用力很小,但数量巨大,也能贡献一部分粘接力。
- 表面能匹配: 如果聚氨酯和基材的表面能相近,就更容易润湿和铺展,从而增加接触面积,提高粘接效果。就像一滴水滴在光滑的玻璃上,能够均匀铺开。
二、基材“千姿百态”,粘接“各显神通”
聚氨酯接着剂的应用领域非常广泛,它可以粘接各种各样的基材。但不同的基材,就像性格各异的人,需要不同的“攻略”才能成功“拿下”。
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金属:钢铁硬汉也温柔
金属材料,如钢铁、铝合金等,以其高强度和良好的耐用性而闻名。然而,金属表面通常比较光滑,且容易氧化,这给粘接带来了一定的挑战。为了提高聚氨酯在金属上的粘接效果,通常需要对金属表面进行预处理,如喷砂、化学处理等,以增加表面粗糙度,去除氧化层,并引入活性基团。
基材 表面处理方法 粘接强度(MPa) 耐老化性(等级) 耐候性(等级) 备注 钢材 喷砂+磷化 18 4 3 磷化处理可提高耐腐蚀性 铝合金 阳极氧化 15 3 2 阳极氧化可增加表面粗糙度 铜 酸洗 12 2 1 铜易氧化,需及时粘接 不锈钢 喷砂 16 4 3 喷砂可增加表面积 -
塑料:轻盈身姿也牢固
塑料种类繁多,性能各异,如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)等。不同塑料的表面能差异很大,对聚氨酯接着剂的适应性也不同。对于低表面能的塑料,如PE和PP,通常需要进行表面活化处理,如火焰处理、等离子处理等,以提高其表面能,改善润湿性和粘接性。
基材 表面处理方法 粘接强度(MPa) 耐老化性(等级) 耐候性(等级) 备注 PE 火焰处理 8 2 1 PE表面能低,需活化处理 PP 等离子处理 9 2 1 PP表面能低,需活化处理 PVC 无需处理 12 3 2 PVC易粘接 PC 擦拭 14 4 3 PC具有良好的粘接性能 -
木材:天然纹理也美丽
木材是一种天然材料,具有多孔性和粗糙的表面,这有利于聚氨酯接着剂的渗透和机械互锁。但木材的含水率会影响粘接效果,因此需要控制木材的含水率在合适的范围内。
基材 表面处理方法 粘接强度(MPa) 耐老化性(等级) 耐候性(等级) 备注 松木 打磨 10 3 2 松木油脂含量高,影响粘接,需打磨 榉木 无需处理 13 4 3 榉木粘接性能良好 橡木 打磨 12 4 3 橡木纹理美观 -
橡胶:柔软身躯也坚强
橡胶具有良好的弹性,常用于制造密封件、减震器等。聚氨酯接着剂能够与橡胶形成良好的粘接,但需要选择合适的聚氨酯配方,以适应橡胶的弹性变形。
基材 表面处理方法 粘接强度(MPa) 耐老化性(等级) 耐候性(等级) 备注 天然橡胶 擦拭 9 3 2 天然橡胶易老化,需添加抗氧化剂 丁腈橡胶 无需处理 11 4 3 丁腈橡胶耐油性好 硅橡胶 硅烷偶联剂 7 2 1 硅橡胶表面能低,需使用硅烷偶联剂
三、岁月是把“杀猪刀”,耐老化性大考验
接着剂的使命不仅在于将两个物体连接在一起,更在于在漫长的时间里,保持这种连接的稳定和可靠。这就是我们所说的耐老化性。
接着剂的使命不仅在于将两个物体连接在一起,更在于在漫长的时间里,保持这种连接的稳定和可靠。这就是我们所说的耐老化性。
影响聚氨酯接着剂耐老化性的因素有很多,就像影响我们颜值的因素一样复杂。主要包括:
- 温度: 高温会加速聚氨酯的分解,导致粘接强度下降。就像炎炎夏日,冰淇淋融化的速度会加快。
- 湿度: 潮湿的环境会促进聚氨酯的水解,导致粘接失效。就像雨季,木质家具容易发霉。
- 紫外线: 紫外线会破坏聚氨酯的分子结构,导致变色、粉化、脆化等。就像长时间暴露在阳光下,皮肤容易晒伤。
- 化学介质: 某些化学介质,如酸、碱、溶剂等,会腐蚀聚氨酯,导致粘接强度下降。就像油漆接触到强酸会脱落。
为了提高聚氨酯接着剂的耐老化性,可以采取以下措施:
- 选择合适的聚氨酯配方: 选择具有良好耐老化性的聚醚型或聚酯型聚氨酯。
- 添加抗氧化剂、紫外线吸收剂等: 这些添加剂就像防晒霜,可以?;ぞ郯滨ッ馐芡饨缫蛩氐那趾Α?/li>
- 进行表面涂层: 在聚氨酯表面涂覆一层?;げ悖梢愿衾胪饨缁肪?,延长使用寿命。
耐老化性等级划分参考标准(GB/T 16422.3-2014)
等级 | 性能变化 |
---|---|
5 | 无明显变化,性能几乎没有下降 |
4 | 略有变化,性能略有下降 |
3 | 有明显变化,性能明显下降,但仍能满足使用要求 |
2 | 变化严重,性能严重下降,基本不能满足使用要求 |
1 | 完全失效,性能丧失,无法满足使用要求 |
四、风吹雨打“不低头”,耐候性是真英雄
耐候性是指材料抵抗自然气候因素影响的能力,包括阳光、雨水、风、温度变化等。对于户外使用的聚氨酯接着剂,耐候性至关重要。就像一位在战场上冲锋陷阵的战士,需要经受住各种恶劣环境的考验。
影响聚氨酯接着剂耐候性的因素与耐老化性类似,但侧重点略有不同。在耐候性方面,紫外线的影响尤为突出。紫外线会导致聚氨酯发生光氧化反应,使其表面变黄、粉化、龟裂,终导致粘接失效。
为了提高聚氨酯接着剂的耐候性,除了添加紫外线吸收剂外,还可以采用以下方法:
- 选择耐候性好的颜料: 在聚氨酯中添加耐候性好的颜料,可以吸收或反射紫外线,减少其对聚氨酯的损害。
- 采用表面氟化处理: 氟化处理可以在聚氨酯表面形成一层含氟的?;げ?,具有优异的耐候性和耐化学腐蚀性。
- 使用耐候性好的罩面漆: 在聚氨酯表面涂覆一层耐候性好的罩面漆,可以提供额外的?;ぁ?/li>
耐候性等级划分参考标准(GB/T 16422.2-2014)
等级 | 性能变化 |
---|---|
5 | 无明显变化,性能几乎没有下降 |
4 | 略有变化,性能略有下降 |
3 | 有明显变化,性能明显下降,但仍能满足使用要求 |
2 | 变化严重,性能严重下降,基本不能满足使用要求 |
1 | 完全失效,性能丧失,无法满足使用要求 |
五、参数“明明白白”,选择“心中有数”
在选择聚氨酯接着剂时,除了考虑基材的类型和使用环境外,还需要关注一些重要的产品参数。这些参数就像体检报告,可以帮助我们了解聚氨酯的“身体状况”,从而做出明智的选择。
- 粘度: 粘度是指流体抵抗流动的能力,直接影响聚氨酯接着剂的施工性能。粘度过高,不易涂布;粘度过低,容易流淌。
- 固化时间: 固化时间是指聚氨酯接着剂从液态转变为固态所需的时间。固化时间过长,会影响生产效率;固化时间过短,可能导致施工困难。
- 拉伸强度: 拉伸强度是指材料在拉伸断裂前所能承受的大应力。拉伸强度越高,表明聚氨酯的抗拉能力越强。
- 剪切强度: 剪切强度是指材料在剪切断裂前所能承受的大应力。剪切强度越高,表明聚氨酯的抗剪切能力越强。
- 剥离强度: 剥离强度是指将两种粘接材料分离所需的力。剥离强度越高,表明聚氨酯的粘接力越强。
- 邵氏硬度: 邵氏硬度是指材料抵抗硬物体压入其表面的能力。邵氏硬度越高,表明聚氨酯的硬度越大。
产品参数 | 数值范围 | 测试方法 | 影响因素 |
---|---|---|---|
粘度 | 1000-100000 mPa·s | GB/T 2794 | 温度、填料、分子量 |
固化时间 | 5分钟-24小时 | GB/T 2795 | 温度、湿度、催化剂 |
拉伸强度 | 5-50 MPa | GB/T 1040 | 聚氨酯类型、填料、交联密度 |
剪切强度 | 2-30 MPa | GB/T 7124 | 基材、表面处理、聚氨酯类型 |
剥离强度 | 1-10 N/mm | GB/T 2791 | 基材、表面处理、聚氨酯类型 |
邵氏硬度 | 20A-80D | GB/T 531 | 聚氨酯类型、交联密度 |
六、总结:粘接“无止境”,探索“永不停歇”
各位朋友,今天的分享就到这里。希望通过今天的讲座,大家对聚氨酯常温接着剂在不同基材上的粘接表现,以及它在耐老化性和耐候性方面的表现,有了一个更清晰、更深入的了解。
粘接技术是一个充满挑战和机遇的领域。随着科技的不断发展,新的基材、新的应用场景层出不穷,对接着剂的性能提出了更高的要求。作为化工领域的从业者,我们肩负着重要的使命,需要不断学习、不断创新,开发出更高效、更环保、更耐用的聚氨酯接着剂,为各行各业的发展贡献我们的力量。
后,我想用一句古诗来结束今天的讲座:“路漫漫其修远兮,吾将上下而求索”。在粘接技术的道路上,我们还有很长的路要走,让我们携手并进,共同探索粘接的奥秘,创造更美好的未来!
谢谢大家!
====================联系信息=====================
联系人: 吴经理
手机号码: 18301903156 (微信同号)
联系电话: 021-51691811
公司地址: 上海市宝山区淞兴西路258号
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聚氨酯防水涂料催化剂目录
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NT CAT 680 凝胶型催化剂,是一种环保型金属复合催化剂,不含RoHS所限制的多溴联、多溴二醚、铅、汞、镉等、辛基锡、丁基锡、基锡等九类有机锡化合物,适用于聚氨酯皮革、涂料、胶黏剂以及硅橡胶等。
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NT CAT C-14 广泛应用于聚氨酯泡沫、弹性体、胶黏剂、密封胶和室温固化有机硅体系;
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NT CAT C-15 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系,中等催化活性,比A-14活性低;
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NT CAT C-16 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系,具有延迟作用和一定的耐水解性,组合料储存时间长;
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NT CAT C-128 适用于聚氨酯双组份快速固化胶黏剂体系,在该系列催化剂中催化活性强,特别适合用于脂肪族异氰酸酯体系;
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NT CAT C-129 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系,具有很强的延迟效果,与水的稳定性较强;
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NT CAT C-138 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系,中等催化活性,良好的流动性和耐水解性;
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NT CAT C-154 适用于脂肪族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系,具有延迟作用;
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NT CAT C-159 适用于芳香族异氰酸酯双组份聚氨酯胶黏剂体系,可用来替代A-14,添加量为A-14的50-60%;
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NT CAT MB20 凝胶型催化剂,可用于替代软质块状泡沫、高密度软质泡沫、喷涂泡沫、微孔泡沫以及硬质泡沫体系中的锡金属催化剂,活性比有机锡相对较低;
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NT CAT T-12 二月桂酸二丁基锡,凝胶型催化剂,适用于聚醚型高密度结构泡沫,还用于聚氨酯涂料、弹性体、胶黏剂、室温固化硅橡胶等;
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NT CAT T-125 有机锡类强凝胶催化剂,与其他的二丁基锡催化剂相比,T-125催化剂对氨基甲酸酯反应具有更高的催化活性和选择性,而且改善了水解稳定性,适用于硬质聚氨酯喷涂泡沫、模塑泡沫及CASE应用中。