Análisis del estado de desarrollo de los adhesivos de poliuretano
En los últimos años, con la rápida mejora del nivel de desarrollo de materiales, han aparecido sucesivamente diversos adhesivos con mayor aplicabilidad, lo que ha enriquecido enormemente el mercado de los adhesivos. El adhesivo de poliuretano es un adhesivo de grado medio-alto con excelente flexibilidad, resistencia al impacto, resistencia química, resistencia a la abrasión y, lo que es más importante, resistencia a bajas temperaturas. Ajustando las materias primas y las formulaciones, es posible diseñar muchos tipos de adhesivos de poliuretano adecuados para unir diversos materiales y para diferentes propósitos.
Los adhesivos de poliuretano se aplicaron por primera vez en el campo militar en 1947, cuando Bayer aplicó con éxito el triisocianato de trifenilmetano para unir metal y caucho, que se utilizó en las orugas de los tanques, sentando las bases de la industria de los adhesivos de poliuretano. En Japón, en 1954, se introdujo la tecnología alemana y estadounidense, la producción de materiales de poliuretano en 1960, la producción de adhesivos de poliuretano comenzó en 1966, el desarrollo de adhesivos de poliuretano vinílico a base de agua tuvo éxito y en 1981 se inició la producción industrial.
En 1956, China desarrolló y produjo triisocianato de trifenilmetano (adhesivo Lechner), y pronto produjo diisocianato de tolueno (TDI), un adhesivo de poliuretano de dos componentes a base de disolvente, que sigue siendo la mayor producción de adhesivos de poliuretano en China. Después de eso, China introdujo sucesivamente muchas líneas de producción avanzadas y productos del extranjero, lo que requirió una gran cantidad de adhesivos de poliuretano importados y sus correspondientes, lo que promovió que las unidades de investigación nacionales aceleraran el desarrollo de adhesivos de poliuretano. Especialmente después de 1986, la industria del poliuretano de China entró en un período de rápido desarrollo. Durante mucho tiempo, el precio del adhesivo de poliuretano en China ha sido demasiado alto, y durante bastante tiempo, el precio del adhesivo de poliuretano ha sido de 1 a 2 veces el del adhesivo de neopreno. En los últimos años, el precio del adhesivo de poliuretano está disminuyendo y, en la actualidad, el precio del adhesivo de poliuretano es solo un 20 % más alto que el del adhesivo de neopreno, lo que proporciona las condiciones para que el adhesivo de poliuretano ocupe el mercado del adhesivo de neopreno.
Los métodos de producción del adhesivo de poliuretano incluyen el método de solución y el método de disolución de resina sólida. En la actualidad, hay más de cien empresas que producen adhesivo de poliuretano para calzado en China continental, entre las cuales hay más de veinte empresas a gran escala, como Nanguang y Baili, que tienen una capacidad de producción de más de 10 000 toneladas/año, y básicamente todas ellas adoptan las resinas importadas de España, Alemania, Estados Unidos y Taiwán de China para la disolución y producción de adhesivo de poliuretano. En vista del gran número de fabricantes, la competencia es cada vez más intensa. Para obtener ventajas técnicas y de precio, algunas grandes fábricas de adhesivos han comenzado a construir el método de solución de producción de dispositivos adhesivos de poliuretano, por lo que se reducirá la proporción de la producción de adhesivo de poliuretano por el método de disolución.
En la actualidad, el adhesivo de poliuretano común es a base de disolventes. Al igual que el adhesivo de neopreno, existen problemas de toxicidad y contaminación ambiental. En los últimos años, no existe el caucho de poliuretano «tres bencenos», es decir, el uso de cetonas, ésteres y otros disolventes mixtos, la toxicidad se reduce, pero el problema no se ha resuelto de forma fundamental.
El adhesivo de poliuretano, según la composición de la reacción, puede dividirse en adhesivo de poliisocianato, adhesivo de poliuretano que contiene base de isocianato, adhesivo de poliuretano que contiene hidroxilo, adhesivo de poliuretano y adhesivo de resina de poliuretano. Según el uso y las características de clasificación, puede dividirse en adhesivos de uso general, adhesivos para envases de alimentos, adhesivos para calzado, adhesivos compuestos de papel y plástico, adhesivos de construcción, adhesivos estructurales, adhesivos para temperaturas ultrabajas, adhesivos de tipo espuma, adhesivos anaeróbicos, adhesivos conductores, adhesivos fusibles, adhesivos sensibles a la presión, adhesivos de tipo cerrado, adhesivos a base de agua y adhesivos de sellado, etc.
«Los adhesivos de poliuretano se utilizan ampliamente en el proceso de producción de materiales para calzado, así que ¿cuáles son las características de los adhesivos de poliuretano para calzado? ¿Y qué factores afectarán al rendimiento del adhesivo?
El adhesivo de poliuretano para calzado, al igual que otros adhesivos de poliuretano, tiene un excelente rendimiento a baja temperatura, baja temperatura de curado, excelente flexibilidad, resistencia al impacto, humectabilidad y adhesión a muchos materiales. Por lo tanto, se utiliza comúnmente en aplicaciones que requieren temperatura normal, curado rápido y flexibilidad, y es particularmente adecuado para unir materiales diferentes con diferentes coeficientes de expansión.
Los requisitos de rendimiento del adhesivo para la fabricación de calzado varían según los diferentes materiales, tipos de calzado y procesos de unión, pero en general, el adhesivo para calzado debe tener las siguientes propiedades:
Fuerza adhesiva suficiente para materiales heterogéneos y diferentes materiales cristalinos, y alta resistencia al desprendimiento;
Alta adhesión inicial para adaptarse a los requisitos de la línea de producción de calzado; especialmente alta resistencia al desprendimiento;
El proceso de encolado es sencillo y fácil de manejar, y el periodo de uso puede ajustarse para adaptarse a las necesidades de la línea de producción de calzado.
Tiene una resistencia moderada al calor, suficiente resistencia al agua y durabilidad adhesiva.
El adhesivo de poliuretano para calzado puede cumplir los requisitos anteriores, y su pegajosidad inicial es peor que la del adhesivo de neopreno, pero en la actualidad, investigadores nacionales y extranjeros han propuesto métodos para mejorar la pegajosidad inicial, que básicamente se ha resuelto. El PVC blando y modificado es uno de los principales materiales de los zapatos químicos en los últimos años, el adhesivo de poliuretano tiene la función de unir dichos materiales. No solo tiene la amplia aplicabilidad del adhesivo de neopreno, así como una excelente elasticidad, suavidad y resistencia a la flexión, y tiene más que este último una mejor resistencia al agua, a la grasa y al calor.
Además, el adhesivo de poliuretano es capaz de unir materiales para la fabricación de calzado que son difíciles para los adhesivos generales, como elastómeros de poliuretano microcelulares, espumas y cueros sintéticos con excelente resistencia a la abrasión, y cauchos cianocrilatos y cauchos termoplásticos (SBR, SBS, SIS, etc.) con excelente resistencia al aceite y la gasolina. Estos materiales se han utilizado ampliamente como materiales de suela en la industria del calzado, con materiales de empeine de cuero sintético de cloruro de polivinilo altamente maleable o poliuretano transpirable, para fabricar zapatos y botas bonitos, ligeros y cómodos.
En la fabricación de calzado, los principales factores que afectan al rendimiento del adhesivo son:
El efecto de las variedades de poliéster en el rendimiento del adhesivo. El sistema adhesivo de poliuretano de la clase de ácido poliadípico, la cristalinidad del adhesivo, la correspondiente adhesión inicial en el siguiente orden creciente: glicol de etileno < L, 4-butanodiol < 1, 6-hexanodiol número par de átomos de carbono poliuretano sintetizado diol, los grupos de la molécula que suministran hidrógeno (como NH-) y los grupos que suministran electrones (como -C-O-) son más fáciles de abordar. Se pueden formar más enlaces de hidrógeno más fácilmente, lo que facilita la cristalización de la cadena molecular del polímero. Los glicoles con menos de 4 átomos de carbono no son adecuados para su uso como adhesivos para zapatos debido a su escasa fuerza de adherencia inicial. En vista del factor precio de las materias primas, generalmente se elige el ácido poliadípico-L,4-butanodiol como materia prima principal del adhesivo de poliuretano para zapatos.
Peso molecular del poliéster en el rendimiento del adhesivo. El peso molecular de los diferentes adhesivos de poliéster tiene un gran impacto en las propiedades adhesivas: cuanto mayor es el peso molecular del poliéster, mayor es la viscosidad del pegamento, pero el peso molecular del poliéster es demasiado alto para la penetración del pegamento y el rendimiento de la unión es desfavorable. La selección del peso molecular adecuado del poliéster es necesaria para mejorar la fuerza de unión. Generalmente, poliol de poliéster de peso molecular 2000-3000 (para ácido poliadípico-1,4-butanodiol).
Peso molecular del adhesivo sobre las propiedades adhesivas. Cuando el peso molecular del adhesivo alcanza unos 100 000, la fuerza adhesiva del adhesivo es máxima, y la fuerza adhesiva disminuye obviamente cuando es inferior a 90 000. Cuando el peso molecular es de 11-130 000, la fuerza adhesiva no se reduce mucho, pero la estabilidad del pegamento es pobre.
El índice de isocianato en el peso molecular del adhesivo y el efecto del índice de isocianato de almacenamiento R (es decir, la relación molar NCO/OH) en el peso molecular del adhesivo, la estabilidad de almacenamiento tienen un impacto directo. El valor de la regla es inferior a 0,8, el peso molecular del adhesivo tiene un impacto pequeño; el valor de la regla es de 0,85-0,95, el peso molecular del adhesivo tiene un cierto impacto; y el valor es de 0,95-1,0, el peso molecular del adhesivo tiene un mayor impacto. En términos de estabilidad de almacenamiento del adhesivo, el valor de la regla es inferior a 0,95 cuando el adhesivo sintético, ya sean las partículas de pegamento del pegamento, tienen buena estabilidad de almacenamiento. El valor de la regla de 0,95-1,0 cuando la síntesis del adhesivo, el pegamento que la estabilidad de almacenamiento de las partículas de pegamento.
El efecto de la sílice en las propiedades adhesivas. En el pegamento de poliuretano hidroxílico, después de la disolución de las partículas del pegamento, añada entre un 1,6 % y un 2,0 % de sílice en fase gaseosa, la viscosidad del pegamento puede aumentar entre 300 y 400 mPa·s, y también mejorar la fuerza adhesiva del adhesivo de poliuretano y la adhesión inicial.
El efecto del extensor de cadena en el rendimiento del pegamento. La adición de extensor de cadena puede mejorar el contenido de base de uretano, aumentar su fuerza de polimerización, polaridad y actividad, de modo que el adhesivo de poliuretano puede formar adsorción física y unión química con el material adherido, y aumentar la fuerza adhesiva inicial y la propiedad resistente al calor del adhesivo de poliuretano.
La influencia del agente de curado en el rendimiento del adhesivo. El agente de curado suele utilizar JQ-1 y JQ-4 y 7900, la cantidad general de aditivo es del 3 %-10 %. Cuando se utiliza JQ-1, la capa adhesiva es de color oscuro y aparecerá roja, contaminando la parte superior. El uso de 79m es ligeramente mejor, pero tampoco es ideal, se prefiere JQ-4.