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2 結(jié)果與討論 2．1 乳液的物理性能2．2 反應(yīng)溫度的影響    由于異氰酸酯基與活潑氫的反應(yīng)對(duì)溫度很敏感，隨著反應(yīng)溫度的上升，交聯(lián)反應(yīng)比鏈增長(zhǎng)反應(yīng)更容易進(jìn)行，在高溫下，體系粘度急劇增大形成凝膠。本實(shí)驗(yàn)反應(yīng)溫度從80°C到50°C之間進(jìn)行了多次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)控制在50～60度為宜，在此溫度范圍內(nèi)，反應(yīng)進(jìn)行比較平緩，反應(yīng)時(shí)間約需3小時(shí)左右，形成一定粘度、均勻透明的溶液后在進(jìn)行中和乳化。 2．3 合成工藝的選取     蓖麻油是含羥基的烯酸甘油酯，系天然產(chǎn)品，反映以前必須進(jìn)行脫水處理。它本身粘度較大，與TDI反應(yīng)中粘度增加很快，用擴(kuò)鏈劑使生成樹(shù)脂的分子鏈線性增長(zhǎng)。酒石酸經(jīng)過(guò)研碎和干燥處理，溶于少量丁酮中加入體系，以羥基上氫原子與預(yù)聚體的端-NCO基反應(yīng)，在大分子鏈上引入-COOH基，同時(shí)酒石酸還在一定程度上起到酸性催化劑的作用，抑制交聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行。少量的丁酮溶劑的加入可降低、調(diào)節(jié)體系的粘度，在加入堿水溶液的同時(shí)加入最后少量的丁酮，而且強(qiáng)力攪拌是乳化良好的關(guān)鍵。 2．4 酒石酸用量的影響     酒石酸（2，3-二羥基丁二酸）作為親水單體引入聚氨酯分子鏈結(jié)構(gòu)，而使聚氨酯分散于水中制成自乳化乳液，其親水基團(tuán)是羥基，因此乳液屬陰離子型。當(dāng)用量適當(dāng)，一定的反應(yīng)條件下能達(dá)到形成自乳化穩(wěn)定乳液的結(jié)果。表2列出了酒石酸用量對(duì)乳液穩(wěn)定性的影響。前已述及酒石酸在反應(yīng)中的催化作用，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如果不加或晚加酒石酸，預(yù)聚體生成反應(yīng)很容易產(chǎn)生凝膠。 由表2可見(jiàn)，酒石酸用量占樹(shù)脂重量百分?jǐn)?shù)在3.7-4.4之間都可生成穩(wěn)定乳液，粘度適中，有一定的流動(dòng)性。 2．5 NCO/OH比例的影響     篦麻油的主要成份是9-烯基-12-羥基十八酸的甘油脂，含量大于90%。羥值為163左右，含羥基4.94%，羥基當(dāng)量為345。按羥基標(biāo)準(zhǔn)，可認(rèn)為篦麻油 中含70%的三甘油脂和30%的二甘油脂，平均官能度為2.7。由于三官能度組分較多，為避免交聯(lián)反應(yīng)發(fā)生，除控制反應(yīng)溫度不要過(guò)高以外，預(yù)聚體選取NCO/OH的比例也是重要的。在比例NCO/OH=1.02～1.4進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)NCO/OH小于1.3時(shí)不發(fā)生凝膠，此時(shí)，異氰酸酯基與總羥基（包括擴(kuò)鏈劑、親水單體所含）的比例小于0.8，從而保證了沒(méi)有-NCO與水反應(yīng)。 2．6 中和劑     原則上講，凡是含堿性基團(tuán)的化合物都可選為中和劑，本系統(tǒng)試驗(yàn)過(guò)常用的堿-氫氧化鈉、氨水和三乙胺作為中和劑，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，用前兩種中和劑所得的乳液粒子較粗，均勻性差，而用三乙胺為中和劑時(shí)，乳液粒子較小，顯得很均勻。 2．7 耐水性     膠膜吸水率與溶出率隨時(shí)間的變化如表3所示。乳液膠膜的篦麻油組分的長(zhǎng)鏈非極性脂肪酸疏水的，由于引入親水基團(tuán)，以及擴(kuò)鏈劑中醚鍵的親水性，使膠膜耐水性降低。在平行的四個(gè)耐水性試驗(yàn)中，盡管數(shù)據(jù)的重復(fù)性不夠好，但給出數(shù)據(jù)的趨勢(shì)是一樣的，以1號(hào)試驗(yàn)為例，看吸水率及溶出率隨時(shí)間的變化，見(jiàn)表3。 表3表明，膠膜在浸水一天后，吸水及溶出趨于變緩。溶出的也可能是游離的擴(kuò)鏈劑或酒石酸鹽等小分子。 2．8 乳液膠粘劑對(duì)不同材料粘接強(qiáng)度測(cè)試      對(duì)軟性材料試驗(yàn)過(guò)簾子布之間、帆布之間與PVC人造革之間等材料的玻離強(qiáng)大測(cè)試，結(jié)果不理想，數(shù)據(jù)為2～5N/25mm，主要原因是膠粘劑在室溫下很難固化，沒(méi)有進(jìn)一步研究加熱固化的結(jié)果。對(duì)于硬性材料，如PVC硬板、鋁板、木板、鋼板等材料之間的粘接，發(fā)現(xiàn)該粘接劑對(duì)于鋼板的粘接強(qiáng)度較好，而且測(cè)試的剪切強(qiáng)度與式樣加熱固化的溫度有關(guān)。這樣的基材為08F鋼板。尺寸為長(zhǎng)X寬X厚=100X25X2，單位為mm，搭接長(zhǎng)度為12.5mm，涂膠兩遍，晾置半小時(shí)合攏，室溫放置24小時(shí)后，在120至200度之間洪三小時(shí)，迅速冷卻后，再放置24小時(shí)，測(cè)得的剪切強(qiáng)度強(qiáng)烈依賴于固化溫度， 2．9 為了尋求最佳反應(yīng)條件，采用正式試驗(yàn)設(shè)計(jì)法進(jìn)行優(yōu)選      在工藝操作過(guò)程不變、篦麻油用量不變的情況下，擬定變化四個(gè)因子，A-TDI的用量; B-擴(kuò)鏈劑的種類; C-酒石酸的用量; D-反應(yīng)溫度。A因子取四個(gè)水平，其余三個(gè)因子均取兩個(gè)水平。將正交表L16（215）改變?yōu)檎槐鞮16（41X212）[4]，以便在二水平表上能安排四水平因子。具體安排見(jiàn)表5?？疾熘笜?biāo)為膠粘劑粘接08F鋼板的平均剪切強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果，單位用N/cm2，固化溫度為160度。試驗(yàn)用篦麻油用量為100重量份 。 經(jīng)過(guò)16次試驗(yàn)，在上述四個(gè)因子各個(gè)水平的變化范圍內(nèi)均制得均勻分散的乳液，都有較好的流動(dòng)性，可直接用作粘接多種材料頂膠粘劑。以下對(duì)各因子對(duì)剪切強(qiáng)度的影響大小作直觀分析。表5中分別表示第J列中1，2，3，4水平對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)結(jié)果之和，將它們分別除以試驗(yàn)次數(shù)，得到分別表示第J列上因子的各個(gè)水平對(duì)應(yīng)的平均試驗(yàn)結(jié)果。將平均值的最大值減去最小值得到各個(gè)水平的極差。極差最大的說(shuō)明該因子對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響最大，而極差最小的因子則對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響較小。 通過(guò)綜合比較，可得到最優(yōu)的反應(yīng)條件。在試驗(yàn)變化的范圍內(nèi)，采用TDI用量為29.2（重量份）; 擴(kuò)鏈劑為1.4-丁二醇; 酒石酸用量為4.17（重量份）和反應(yīng)溫度為60度是最佳反應(yīng)條件。 3 結(jié)論 （1） 以篦麻油與甲苯二異氰酸酯為主要原料，丁二醇或一縮二乙二醇為擴(kuò)鏈劑，以酒石酸為親水單體，三乙胺為中和劑的水基體系，在本文所述工藝條件下能制成均勻穩(wěn)定的聚氨酯乳液膠粘劑。 （2） 膠粘劑的粘接強(qiáng)度對(duì)固化溫度有強(qiáng)烈的倚賴性。 （3） 通過(guò)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法優(yōu)選的反應(yīng)條件是：篦麻油用量為100重量份;TDI用量為29.2份; 酒石酸為4.17份; 擴(kuò)鏈劑用1.4-丁二醇;反應(yīng)溫度為60度。