無溶劑聚氨酯復合粘合劑冬季熟化的速度問題
http://www.sxbltgs.net 時間:2018年7月2日 關(guān)注數(shù):685 次 |
摘要：在熟化室溫度確定的情況下，如果是單片較小的兩張薄膜，用無溶劑聚氨酯復合粘合劑復合完成粘接，熟化速度(反應(yīng)速率)基本沒有影響。
冬季環(huán)境溫度低、濕度小，與夏季高溫高濕截然相反。溫度對聚氨酯粘合劑的反應(yīng)速率(熟化速度)影響很大，聚氨酯粘合劑因為含有異氰酸酯基團，可與包括水在內(nèi)的活潑氫反應(yīng)，因而環(huán)境的濕度對聚氨酯粘合劑的影響也很大。
1
聚氨酯的基本反應(yīng)式
雙組分聚氨酯復合粘合劑最主要的化學反應(yīng)有兩個：一是異氰酸酯基團與羥基基團反應(yīng)生成氨基甲酸酯，這是雙組分聚氨酯復合粘合劑的主反應(yīng);二是異氰酸酯基團與水反應(yīng)生成脲基和二氧化碳氣體，這是個副反應(yīng)，由于環(huán)境中含有水、薄膜上會吸附水，所以這個副反應(yīng)是不可避免的。
2
化學反應(yīng)速率
化學反應(yīng)速率就是化學反應(yīng)進行的快慢程度，用單位時間內(nèi)反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量、濃度的變化來表示�；瘜W反應(yīng)速率的計算公式：
對于該反應(yīng):mA+nB=pC+qD
v(A):v(B):v(C):v(D)=Δn(A):Δn(B):Δn(C):Δn(D)
影響化學反應(yīng)速率的因素:
主要因素:反應(yīng)物本身的性質(zhì);
外界因素:溫度，濃度，壓強，催化劑，光，激光，反應(yīng)物顆粒大小，反應(yīng)物之間的接觸面積和反應(yīng)物狀態(tài)。另外，x射線，γ射線，固體物質(zhì)的表面積與反應(yīng)物的接觸面積，反應(yīng)物的濃度也會影響化學反應(yīng)速率。
(1)反應(yīng)物本身的性質(zhì)影響化學反應(yīng)的速率。
(2)溫度條件影響化學反應(yīng)的速率
升高溫度，反應(yīng)物分子獲得能量，使一部分原來能量較低分子變成活化分子，增加了活化分子的百分數(shù)，使得有效碰撞次數(shù)增多，所以反應(yīng)速率加大。另外，由于溫度升高，使分子運動速率加快，單位時間內(nèi)反應(yīng)物分子碰撞次數(shù)增多，反應(yīng)也會相應(yīng)加快。
經(jīng)典的阿倫尼烏斯方程是瑞典化學家阿倫尼烏斯提出的關(guān)于化學反應(yīng)的速率常數(shù)與溫度之間的關(guān)系式。溫度提高，反應(yīng)速率加快。
阿倫尼烏斯方程可以表示為以下形式:
lnk=lnk0~Ea/RT
k - 反應(yīng)速率常數(shù)，min-1
k0 - 頻率因子常數(shù)，min-1
Ea - 反應(yīng)活化能，J/mol
R -摩爾氣體常數(shù)，8.314J/(mol×K)
T - 絕對溫度，K
(3)條件濃度
當其它條件一致下，增加反應(yīng)物濃度就增加了單位體積的活化分子的數(shù)目，從而增加有效碰撞，反應(yīng)速率增加，但活化分子百分數(shù)是不變的。
(4)催化劑
使用正催化劑能夠降低反應(yīng)所需的能量，使更多的反應(yīng)物分子成為活化分子，大大提高了單位體積內(nèi)反應(yīng)物分子的百分數(shù)，從而成千上萬倍地增大了反應(yīng)物速率，負催化劑則反之。催化劑只能改變化學反應(yīng)速率，卻改不了化學反應(yīng)平衡。
3
聚氨酯粘合劑反應(yīng)速率
聚氨酯粘合劑(雙組分)的反應(yīng)，包括異氰酸酯與羥基的反應(yīng)以及異氰酸酯與水的反應(yīng)，同樣受到以上因素的影響。
(1)反應(yīng)物本身的性質(zhì)：比如，作為聚氨酯的羥基組分，伯羥基的反應(yīng)速率高于仲羥基;再比如，同結(jié)構(gòu)的聚酯多元醇，分子量小的活性高，反應(yīng)速率快。
(2)催化劑：不同的聚氨酯催化劑體系，對反應(yīng)速率影響很大。
聚氨酯粘合劑配方固定的情況下，上述兩點會固定下來。
(3)溫度：溫度升高，聚氨酯反應(yīng)速率加快，不論是異氰酸酯與羥基反應(yīng)還是異氰酸酯與水的反應(yīng);反之，反應(yīng)速率慢。
一般認為，低于10℃，聚氨酯基本不反應(yīng)，即反應(yīng)速率極低。
(4)濃度：反應(yīng)物的濃度提高，反應(yīng)速率加快。比如水的濃度提高(空氣濕度大)，與異氰酸酯的反應(yīng)速率提高，反之，水的濃度低，則反應(yīng)速率慢。
4
無溶劑聚氨酯復合粘合劑冬季熟化速度
冬季環(huán)境溫度低、濕度小，對無溶劑聚氨酯復合粘合劑的反應(yīng)速率影響較大。對于反應(yīng)物本身的性質(zhì)一級催化劑體系來說：配方固定，反應(yīng)物本身的性質(zhì)已經(jīng)確定，催化劑不論是存在還是不存在，數(shù)目種類都是確定的，因此反應(yīng)速度主要來自外界其它因素的影響。
1、溫度
在熟化室溫度確定的情況下，如果是單片較小的兩張薄膜，用無溶劑聚氨酯復合粘合劑復合完成粘接，熟化速度(反應(yīng)速率)基本沒有影響。
但是，無溶劑聚氨酯復合粘合劑，作為軟包裝復合用粘合劑，需要涂布在薄膜上，然后與另外一層薄膜復合，收卷成大的膜卷，膜卷的直徑一般在600~800mm左右，薄膜寬度一般在500~1000mm左右，這么大的膜卷在熟化室里完成熟化。冬季膜卷的溫度低，在熟化室里需要很長的預(yù)熱時間才能達到熟化室的溫度。
2、濕度
濕度即空氣中的含水量，冬季濕度小，空氣中的含水量低。一是水的濃度降低，異氰酸酯與水反應(yīng)速度降低從而固化反應(yīng)速度降低，二是異氰酸酯過量，需要水滲入膜卷的膠層，才能完成固化，導致熟化慢。
無溶劑聚氨酯復合粘合劑，在配方和配比固定的情況下，NCO/OH有個特定的比例才能保證粘合劑固化。
NCO/OH=粘合劑中異氰酸酯的摩爾數(shù)/OH的摩爾數(shù)
(OH= 粘合劑中羥基和水+空氣中的水+薄膜、油墨、鍍鋁、鋁箔中的水、醇以及其他可與NCO反應(yīng)的物質(zhì))
固定了NCO/OH的聚氨酯粘合劑，在冬季濕度小、水含量小的情況下，NCO相對較多，需要更長的時間有足夠水與膠反應(yīng)才能完成固化;反之，夏季濕度大，水含量大，NCO消耗多，容易出現(xiàn)NCO不足，造成固化不完全。
(來自:包裝前沿網(wǎng))
