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知多少 | 相似分子結構的膠黏劑，耐熱性能竟差別這么大？

2022/7/12 14:21:45??????點擊：
最近，看到一組有意思的文章數(shù)據，它指出擁有相似結構的三種不同固化機理的反應型熱熔膠：全光固化型、光濕雙固化型、全濕固化型，竟然在耐熱性能上有著明顯的差異。
三者的TGA和DTG曲線如圖1所示


（注：a.濕固化預聚體由MDI與混合多元醇聚合而成，分子鏈兩端帶有-NCO基團；b.光固化預聚體則由濕固化預聚體與羥基丙烯酸酯反應而得，分子鏈兩端帶-C=C-基團；c.光濕雙固化預聚體則將濕固化預聚體和光固化預聚體按照一定比例混合而成。）

由圖可知：不同反應型HMA的初始熱分解溫度依次為全濕固化型（349 ℃）>光/濕雙固化型（333 ℃）>全光固化型（314 ℃)。
DTG曲線體現(xiàn)了反應型HMA隨溫度上升的失重速率大小，不同反應型HMA的失重均可分成兩個階段：前階段的最大失重速率溫度分別為374 ℃（全光固化型）、392 ℃（光/濕雙固化型）和399 ℃（全濕固化型）；后階段的最大失重速率溫度基本上均在457 ℃左右且峰型大小顯示此階段速率相對較快。
研究者認為，導致反應型HMA熱穩(wěn)定性能差異的原因：一是光照后交聯(lián)度瞬間提升，從而影響軟段結晶和硬段聚集；二是含有光固化樹脂的反應型HMA，其-C=C-的固化程度較低，交聯(lián)度不夠大。

增加PU材料微相分離程度是增加其耐熱性的有效途徑之一。


  • 濕固化反應型HMA在熱熔涂布過程中，其軟段和硬段均處于高溫環(huán)境中，鏈段移動能力相對較大，處于不規(guī)則運動中；冷凝后軟段發(fā)生結晶行為，同時硬段也聚集在一起，由此產生了微觀相分離；此時，硬段中的氨基甲酸酯和脲基甲酸酯上的-NH易與硬段中羰基形成氫鍵， 少部分可與軟段中酯羰基上的氧或被粘材料上的氧形成氫鍵，故微觀相分離結構能有效提高體系的內聚力和黏附力。
  • 光/濕雙固化反應型HMA經光照后，其膠層在尚熱時即呈凝膠狀；-C=C-的交聯(lián)固化極大約束了鏈段的移動，軟段在尚未結晶前就受到約束，其結晶行為減緩且結晶度下降；硬段的聚集速率也相應減緩，并且可能被分散約束在軟段中，故體系的微觀相分離程度下降（減少了氫鍵的數(shù)量）。
  • 同理，全光固化反應型HMA固化后，其微觀相分離程度更低。


交聯(lián)后的Mr和分子鏈中各基團的耐熱性能也是影響PU材料熱穩(wěn)定性能的重要因素，化學交聯(lián)可獲得較好的熱穩(wěn)定性能。
  • 濕固化反應型HMA固化后，可生成氨基甲酸酯或脲基甲酸酯，并形成化學交聯(lián)結構，而且其Mr上升；
  • 光/濕雙固化反應型HMA經UV照射后，其-C=C-的交聯(lián)固化約束了鏈段（包括可濕固化鏈段）的運動，致使其濕固化交聯(lián)受到影響，并降低了Mr；
  • 全光固化反應型HMA的固化可發(fā)生在數(shù)秒之內， 即其活性基團相遇的概率降低，故其Mr可能更低。

綜上所述，全濕固化型HMA具有相對最好的熱穩(wěn)定性能。

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