羅艷嬌

(仙桃職業(yè)學(xué)院,湖北 仙桃 433000)

國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們對(duì)物質(zhì)精神文化追求的提高,舞蹈教學(xué)以及舞蹈活動(dòng)在全國(guó)范圍內(nèi)普遍推廣,并已成為人們?nèi)粘蕵?lè)生活的重要組成部分,由此也給舞蹈服裝的產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)了良好機(jī)遇。這主要是因?yàn)槲璧阜b作為塑造外形的重要組成部分,因此有必要對(duì)舞蹈服裝的材質(zhì)性能提出一定的要求。由于用于舞蹈服裝的衣著和服飾的多樣化,常用的舞蹈服裝多需要采用綠色環(huán)保型膠粘劑來(lái)加工成型[1],在聚氨酯膠粘劑制備過(guò)程中,通常都需要先制備聚氨酯膠粘劑預(yù)聚體,而預(yù)聚體的熱物性對(duì)后期舞蹈服裝用膠粘劑的性能(剝離強(qiáng)度、熱物性等)會(huì)產(chǎn)生重要影響[2-5],而影響聚氨酯膠粘劑預(yù)聚體熱物性與聚氨酯膠粘劑成粒效果密切相關(guān),其主要因素為造粒過(guò)程中的分散介質(zhì)[6-7]。此外,聚氨酯中—NCO/—OH摩爾比也是影響膠粘劑熱物性和力學(xué)性能的重要參數(shù),而目前這方面的研究報(bào)道較少[8-10]。為了提升舞蹈服裝用聚氨酯膠粘劑的剝離強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性,研究了分散液介質(zhì)種類(lèi)和聚氨酯中—NCO/—OH摩爾比(R值)對(duì)聚氨酯膠粘劑熱物性和力學(xué)性能影響,結(jié)果將有助于舞蹈服裝用膠粘劑的開(kāi)發(fā)并推動(dòng)其在舞蹈服裝中的應(yīng)用。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

聚己二酸一縮二乙二醇酯二醇(PDA3000):工業(yè)純;二異氰酸酯(IPDI) 、1,4-丁二醇(BDO)、二羥甲基丙酸(DMPA):均為分析純。

1.2 試樣制備

以PDA3000為軟段,PPDI、BDO和DMPA為硬段,按照軟段:硬段質(zhì)量比3∶1比例合成聚氨酯預(yù)聚體,反應(yīng)溫度為68 ℃、合成時(shí)間為60 min,并通過(guò)分散介質(zhì)進(jìn)行分散造粒。聚氨酯膠粘劑成粒效果的影響因素主要與分散介質(zhì)有關(guān)[11],分別選取液體石蠟、水和正丁醇介質(zhì)對(duì)聚氨酯膠粘劑預(yù)聚體進(jìn)行分散造粒,所得到的聚氨酯膠粘劑分別記為PPA1、PPA2和PPA3。

1.3 測(cè)試方法

參照GB/T 532—2008標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行剝離強(qiáng)度測(cè)試,測(cè)試溫度為室溫,初期剝離力以50 mm/min速度測(cè)試,24 h后測(cè)試后期剝離力,以3組試樣平均值作為測(cè)試結(jié)果。采用DTG-60/DTG-60A差熱熱重同步分析儀測(cè)試DTG曲線,保護(hù)氣為氮?dú)?流量為40 ml/min,升溫速率為8 ℃/min。根據(jù)GB/T 2794-2013標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試聚氨酯膠粘劑的粘度[12],溫度為室溫;采用X-4數(shù)顯熔點(diǎn)測(cè)定儀對(duì)聚氨酯膠粘劑的熔化溫度進(jìn)行測(cè)試,施膠溫度采用PUR活化機(jī)進(jìn)行,將聚氨酯膠粘劑滴在橡膠片上,根據(jù)熔化溫度測(cè)定施膠溫度[13]。

2 結(jié)果與分析

2.1 分散液介質(zhì)

表1為聚氨酯膠粘劑熔化溫度和T型剝離強(qiáng)度。

表1 聚氨酯膠粘劑熔化溫度和T型剝離強(qiáng)度Tab.1 Melting temperature and T-peel strength of polyurethane adhesive

由表1可見(jiàn)3種聚氨酯膠粘劑的施膠溫度都為98 ℃,PPA1、PPA2和PPA3膠粘劑的熔化溫度分別為56、58和55 ℃;從T型剝離強(qiáng)度來(lái)看,初期和后期的T型剝離強(qiáng)度變化趨勢(shì)相同,都表現(xiàn)為PPA3>PPA2>PPA1膠粘劑,這也說(shuō)明聚氨酯膠粘劑預(yù)聚體在正丁醇中的分散造粒效果要優(yōu)于在液體石蠟或者水中的分散造粒效果[14-15]。

圖1為不同介質(zhì)分散造粒得到的聚氨酯膠粘劑的TG曲線。

圖1 不同介質(zhì)分散造粒得到的聚氨酯膠粘劑的TG曲線

對(duì)于PPA1聚氨酯膠粘劑試樣,第1階段的失重率為90.63%,第2階段的失重率為9.37%;對(duì)于PPA2聚氨酯膠粘劑試樣,第1階段的失重率為90.54%,第2階段的失重率為9.46%;對(duì)于PPA3聚氨酯膠粘劑試樣,第1階段的失重率為93.92%,第2階段的失重率為6.08%。可見(jiàn),第1階段失重率從大至小順序依次為:PPA3、PPA1、PPA2;第2階段失重率從大至小順序依次為:PPA2、PPA1、PPA3。

圖2為不同介質(zhì)分散造粒得到的聚氨酯膠粘劑的DTG曲線。對(duì)于PPA1聚氨酯膠粘劑試樣,起始反應(yīng)溫度為316.7 ℃,失重50%時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度為402.2 ℃,分解速率最快時(shí)對(duì)應(yīng)溫度為415.5 ℃;對(duì)于PPA2聚氨酯膠粘劑試樣,起始反應(yīng)溫度為306.7 ℃,失重50%時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度為396.7 ℃,分解速率最快時(shí)對(duì)應(yīng)溫度為412.9 ℃;對(duì)于PPA3聚氨酯膠粘劑試樣,起始反應(yīng)溫度為299.2 ℃,失重50%時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度為393.2 ℃,分解速率最快時(shí)對(duì)應(yīng)溫度為412.7 ℃?？梢?jiàn),3種聚氨酯膠粘劑試樣的分解速率最快時(shí)對(duì)應(yīng)溫度相差不大,但是起始反應(yīng)溫度和失重50%時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度有明顯差異,其中PPA3膠粘劑試樣的起始反應(yīng)溫度和失重50%時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度最小。

圖2 不同介質(zhì)分散造粒得到的聚氨酯膠粘劑的DTG曲線

圖3為不同介質(zhì)分散造粒得到的聚氨酯膠粘劑的DTA曲線。

圖3 不同介質(zhì)分散造粒得到的聚氨酯膠粘劑的DTA曲線

由圖3可知,從DTA曲線中可見(jiàn),PPA1、PPA2和PPA3膠粘劑試樣的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度分別為54.4、55.1和53.7 ℃,可見(jiàn),玻璃化轉(zhuǎn)變溫度從大至小順序依次為:PPA2、PPA1、PPA3。

2.2 —NCO/—OH摩爾比

從上一節(jié)測(cè)試結(jié)果可知,當(dāng)采用正丁醇介質(zhì)對(duì)聚氨酯膠粘劑預(yù)聚體進(jìn)行分散造粒后得到的聚氨酯膠粘劑的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度最低,膠粘劑的初期和后期T型剝離強(qiáng)度最大,在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步研究了聚氨酯中—NCO/—OH摩爾比(R值)對(duì)聚氨酯膠粘劑熱物性和性能的影響[16]。

圖4為R值對(duì)聚氨酯膠粘劑熔化溫度和施膠溫度的影響。

圖4 R值對(duì)聚氨酯膠粘劑熔化溫度和施膠溫度的影響

由圖4可知,隨著R值從1.02增加至1.48,聚氨酯膠粘劑的熔化溫度和施膠溫度都呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì),且相同R值時(shí)施膠溫度都高出熔化溫度約30 ℃左右。相對(duì)而言,R值越大則聚氨酯膠粘劑的熔化溫度和施膠溫度越大,這主要是因?yàn)镽值越大則聚氨酯膠粘劑中—NCO基團(tuán)越多[17],在聚氨酯膠粘劑制備過(guò)程中,分子鏈中脲基含量越高,形成的氫鍵會(huì)使得膠粘劑分子間作用力大幅增大[18],從而提升熔化溫度和施膠溫度。

圖5為對(duì)不同存放周期下聚氨酯膠粘劑熔化溫度的影響。

圖5 R值對(duì)不同存放周期下聚氨酯膠粘劑熔化溫度的影響

由圖5可知,當(dāng)R值為1.02和1.18時(shí),聚氨酯膠粘劑的熔化溫度會(huì)隨著存放時(shí)間延長(zhǎng)而先增加而后保持穩(wěn)定,在存放時(shí)間為15 d時(shí),聚氨酯膠粘劑的熔化溫度基本保持穩(wěn)定,且相同存放時(shí)間下,R值為1.01時(shí)聚氨酯膠粘劑的熔化溫度最低,其次為R值為1.18時(shí)熔化溫度稍高;當(dāng)R值分別為1.29、1.48時(shí),隨著存放時(shí)間的延長(zhǎng),聚氨酯膠粘劑的熔化溫度有呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)。由此可見(jiàn),當(dāng)R值分別為1.02、1.18時(shí),聚氨酯膠粘劑的熔化溫度不會(huì)隨著存放時(shí)間發(fā)生明顯變化。

表2為不同R值的聚氨酯膠粘劑黏度和剝離強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果。

表2 不同R值的聚氨酯膠粘劑黏度和剝離強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果Tab.2 Viscosity and peel strength of polyurethane adhesives with different R values

隨著R值增加,聚氨酯膠粘劑的粘度逐漸減小,初期T型剝離強(qiáng)度逐漸減小,而后期T型剝離強(qiáng)度先增大后減小。根據(jù)對(duì)聚氨酯膠粘劑剝離強(qiáng)度的要求可知,初期T型剝離強(qiáng)度要求不小于30 N·cm,后期T型剝離強(qiáng)度要求不小于40 N·cm。由此可見(jiàn),R值為1.18時(shí)滿足舞蹈服裝用聚氨酯膠粘劑的使用要求。這主要因?yàn)檩^低R值時(shí),聚氨酯膠粘劑分子鏈中脲基會(huì)形成更多的氫鍵,增強(qiáng)聚氨酯膠粘劑的分子間作用力,從而提升剝離強(qiáng)度[19],但R值不能過(guò)低,如果過(guò)低會(huì)造成分子鏈中脲基含量不足,氫鍵作用力有限,而如果R值過(guò)大,聚氨酯膠粘劑中的活性基團(tuán)容易被封閉或者孤立,不能完全發(fā)揮分子間鍵合作用[20],剝離強(qiáng)度反而會(huì)降低。

3 結(jié)語(yǔ)

(1)3種聚氨酯膠粘劑的施膠溫度都為98 ℃,PPA1、PPA2和PPA3膠粘劑的熔化溫度分別為56、58和55 ℃;從T型剝離強(qiáng)度來(lái)看,初期和后期的T型剝離強(qiáng)度變化趨勢(shì)相同,都表現(xiàn)為PPA3>PPA2>PPA1膠粘劑

(2)3種聚氨酯膠粘劑試樣的分解速率最快時(shí)對(duì)應(yīng)溫度相差不大,但是起始反應(yīng)溫度和失重50%時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度有明顯差異,其中PPA3膠粘劑試樣的起始反應(yīng)溫度和失重50%時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度最小。

(3)R值越大則聚氨酯膠粘劑的熔化溫度和施膠溫度越大;當(dāng)R值為1.02和1.18時(shí),聚氨酯膠粘劑的熔化溫度會(huì)隨著存放時(shí)間延長(zhǎng)而先增加而后保持穩(wěn)定;隨著R值增加,聚氨酯膠粘劑的黏度逐漸減小,初期T型剝離強(qiáng)度逐漸減小,而后期T型剝離強(qiáng)度先增大后減小。