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第25卷第6期高分子材料科学与工程V0I．25．No．6
2o09年6月POLYMERMATERIALsSCIENCEANDENGINEERINGJun2009

高附着力聚脲胶粘剂的制备和性能

刘培，官建国，马会茹
(武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室，湖北武汉430070)

摘要：利用芳氨基的空间住阻效应，分别以芳香族端氨基聚醚、芳香族端氨基聚醚改性的HDI作为聚脲的A、B组分，制
备了一种力学性能优异的聚脲胶粘荆。考察了A、B组分配比对胶粘剂力学性能的影响，并利用FT—lR光谱对涂层的氢
键化程度进行了分析。研究结果表明，当B／A的质量比为1．55时，涂膜与金属铝材的附着力最高，达25．98MPa，其完
善的氢键化程度仅为4．31％。说明芳环的引入降低了聚脲基团中NH的分子间氢键，而使其游离出来与金属底材形成
胶粘点，从而提高了聚脲胶粘剂的附着性能。

关键词：聚脲；氢键；附着力；端氨基聚醚
中图分类号：TQ433．431文献标识码：A文章编号：1000—7555(2009)06—0147—03

聚脲弹性体以其100％的固含量、固化时间短、强试件，用0#砂纸打磨，然后丙酮超声清洗20min除去
度高、柔韧性好以及防水、防腐蚀、耐磨、抗湿滑、抗热油脂，再用FPL氧化法【5J处理表面。取出后用去离子
冲击、抗冻性及装饰性好等特点，越来越受到人们的青水冲洗，置于60℃鼓风干燥箱中烘干后备用。
睐。但聚脲由于存在凝胶时间快(3S～5S就能凝1．2聚脲胶粘剂的合成
胶)，对底材润湿性差，且作为提供粘接键力的极性基1．2．1A组分预聚体的合成：将0．4tool的HDI加入
团NH极易形成分子间氢键⋯1(对与基材的附着力贡三口烧瓶中，在N2保护下升温至40℃搅拌反应，缓
献少)，因此对底材尤其对于金属底材附着力不高，一慢滴加0．1tool的APPEG的二氯甲烷溶液(质量分数
般都在8MPa左右。目前主要是通过涂刷底漆、添加为36％)，滴加完后升温至60℃继续反应，3h后结
附着力促进剂或对底材进行力学性能处理等方法来改束。蒸发溶剂，得到A组分预聚体，预聚体异氰酸酯
善其附着力[2,3J，但附着力仍小于15MPa，于是聚脲含量NCO％=20％。
在金属结构胶粘剂、功能性涂料等一些领域的应用受1．2．2B组分：直接使用APPEG作为B组分，胺值
到了限制，因此提高聚脲的附着力成为人们亟待解决为192．8mgKOH／g，结构简式如Fig．1。
的问题。本文利用芳氨基的空间位阻效应能降低NH
的分子间氢键作用力，通过芳香族端氨基聚醚，制备了

一种力学性能优异的聚脲胶粘剂。O-R-o
弁H，N、NH，
1实验部分
R=pointersegment
1．1主要原料

．1ThestructureformulaoftheAPPEG
六亚甲基二异氰酸酯(mI)：纯度99．5％，德国
Bayer公司；二氯甲烷：上海试剂一厂产品，化学纯；芳1．2．3聚脲涂层的制备：将A、B组分按一定质量比
香族端氨基聚醚(PEG，自制)[]：使用前在100℃混合，在15rain内涂布于试片上，室温固化7d，进行
真空干燥3h；二甲基甲酰胺(D)：上海菲达工贸有性能测试。
限公司产品，化学纯。1．3结构表征与性能测试
金属材料及表面处理方法：采用铝合金作为粘接1．3．1附着力测试：按GB5210—85执行。

收稿日期：2008-04．14
基金项目：国防基础科研项目(D1420061057)；教育部新世纪优秀人才支持计划(NC啪5．0660)
通讯联系人：官建国，主要从事有机．无机纳米复合材料研究，E．mail：g咀[e-mail]
高分子材料科学与工程2o09年

1．3．2剥离强度：按GB2790—81执行，采用深圳新
三思CMT-5105型拉力试验机。
1．3．3柔韧性：按GB1731—79执行，采用天津材料
试验机厂QTY一32型漆膜弯曲试验器。。一
1．3．4耐冲击性能：按GB1732—79执行，采用天津》一~NI-I一~'ⅫNI-I
材料试验机厂Q153—3K1型漆膜冲击器。
1．3．5氢键化程度的测定：用Nicolet5DXCFT-IR
仪测定，将聚脲溶解在DMF中，然后涂在KBr盐片上
2．2聚脲涂膜的红外表征及氢键化程度分析
干燥成膜，测试其谱图，计算其氢键化程度，定义脲羰
为了验证聚脲结构对其附着性能的影响，通过对
基较完善的氢键化程度xred查，较涂膜的FT-IR测试，定量分析了结构中的芳氨基引入
对分子间氢键的作用。对于聚脲来说，聚脲的脲基团
不完善的氢键化程度xred，
中N—H是质子给体，脲羰基(一NH—CO—NH或一
总的氢键化程度XbUA=XoUrdAred+Xred。NH—CO—NR一)为质子受体，它们之间