摘要：对聚氨酯和埃洛石纳米管进行改性，得到了改性聚氨酯和增强填料。将改性聚氨酯和增强填料与低密度聚乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯热塑性弹性体、聚乙烯蜡以及抗氧剂等功能助剂进行混合，得到了高性能热熔胶。测试结果表明，改性聚氨酯能提高热熔胶的耐高温性能和黏结性能，增强填料能提高热熔胶的耐高温性能和耐水性。所制得的高性能热熔胶具有优异的耐高温性能、力学性能、黏结强度以及耐水性，具有良好的应用前景。

　　关键词：改性聚氨酯；改性埃洛石纳米管；热熔胶；快递包装袋

　　0引言

　　随着电商行业迅猛发展，快递服务的需求日益增长，从而带动了相关产业的发展。其中，快递袋封装用的热熔胶也得到快速发展[1-2]。常用的热熔胶主要有聚乙烯热熔胶、聚酯热熔胶以及聚氨酯热熔胶等。聚乙烯热熔胶是当前应用最为广泛的一种封口胶，它通过在快递袋封口处喷涂一层聚乙烯热熔胶的方式进行密封，具有快速固化、成本较低、无毒无味、黏结强度好以及密封性好等优点[3-5]。但是，聚乙烯热熔胶的耐高温性能一般，在50～80℃之间，易受到高温环境的影响在高温环境下容易软化，甚至粘连，进而影响使用效果。此外，聚乙烯热熔胶的耐水性较差，遇水后容易脱落、黏结力会显著下降，严重影响使用效果。因此，对聚乙烯热熔胶存在的缺点进行改性处理，提高热熔胶的耐高温性能、耐水性、黏结性能以及其他综合性能，一直是业内的研究热点之一[6-7]。本文以低密度聚乙烯为主要原料，添加改性聚氨酯、增强填料和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯热塑性弹性体等功能助剂，制备得到了应用快递包装袋中的高性能热熔胶。

　　1实验部分

　　1.1主要原材料

　　实验用原材料主要包括氢氧化钠（广东光华科技股份有限公司）、乙醇（广东光华科技股份有限公司）、甲醇（UOP霍尼韦尔）、2，3-二氮杂萘酮（上海阿拉丁生化科技股份有限公司）、烯丙基胺（湖北省达尔利化工有限公司）、马来酸酐（山东启运化工科技有限公司）、N，N-二甲基甲酰胺（山东恒硕化工有限公司）、2，4，5，6-四氟-1，3-苯二胺（上海麦克林生化科技股份有限公司）、乙腈（Merck默克）、三聚氯氰（上海迈瑞尔生化科技有限公司）、聚醚PTM g-TDI型聚氨酯预聚体（江苏千美特聚氨酯新材料有限公司）、二月桂酸二丁基锡（Merck默克）、甲苯二异氰酸酯（上海迈瑞尔生化科技有限公司）、埃洛石纳米管（江苏先丰纳米材料科技有限公司）、KH-550（南京飞腾新材料科技有限公司）、甲基二乙氧基硅烷（上海麦克林生化科技股份有限公司）、十六烷基三甲氧基硅烷（山东捷盈新材料有限公司）、LLDPE 7042低密度聚乙烯（广州石化）、苯乙烯-丁烯-苯乙烯热塑性弹性体（茂名石化）和抗氧剂1010（巴斯夫）。

　　1.2主要仪器设备

　　实验用主要仪器设备：IRXross傅里叶变换红外光谱仪（日本岛津公司）、PT-6086 g高精度剥离强度试验机（广东宝大宣力科技有限公司）、LC-101-0B鼓风干燥箱（上海力辰仪器科技有限公司）、CMT6203型微机控制电子万能试验机（美特斯工业系统（中国）有限公司）和LBT h-9维卡软化点温度测定仪（莱博特（天津）试验机有限公司）。

　　1.3试样制备

　　1.3.1改性聚氨酯的制备

　　1）在氮气条件下，将0.01 mol的2，3-二氮杂萘酮在200 mL甲醇中搅拌均匀，再缓慢加入0.01 mol烯丙基胺。然后，升温至30℃,反应3 h，旋蒸，即可得到氮杂环衍生物。

　　2）将0.01 mol马来酸酐在50 mL的N，N-二甲基甲酰胺中分散均匀，记为马来酸酐溶液。在氮气条件下，将0.01 mol乙二胺在100 mL的N，N-二甲基甲酰胺中分散，缓慢加入50 mL马来酸酐溶液，并在室温下搅拌24 h，再将上述溶液倒入200 mL蒸馏水中静置1 h，过滤、干燥，即可得到马来酸酐衍生物。

　　3）将氮杂环衍生物、马来酸酐衍生物以及2，4，5，6-四氟-1，3-苯二胺分别在乙腈和氢氧化钠混合液中分散均匀，记为氮杂环衍生物溶液、马来酸酐衍生物溶液以及2.4，5，6-四氟-1，3-苯二胺溶液。再将0.01 mo1三聚氯氰在200 mL乙腈中分散，转移至冰水浴中，缓慢加入50 mL氮杂环衍生物溶液，搅拌反应3 h，再升温至40℃,缓慢加入50 mL马来酸酐衍生物反应4 h。最后，升温至90℃,加入50 mL 2，4，5，6-四氟-1，3-苯二胺溶液反应5 h，抽滤干燥，即可得到改性封端产物。氮杂环衍生物溶液中氮杂环衍生物、乙腈和氢氧化钠的用量比为0.01 mo1：50 mL：0.4 g，马来酸酐衍生物溶液中马来酸酐衍生物、乙腈和氢氧化钠的用量比为0.01 mol：50 mL：0.4 g，2，4，5，6-四氟-1，3-苯二胺溶液中2，4，5，6-四氟-1，3-苯二胺、乙腈和氢氧化钠的用量比为0.01 mo1：50 mL：0.4 g。

　　4）在氮气条件下，将10 g聚醚PTMG-TDI型聚氨酯预聚体、2 g改性封端产物和0.000 1 g二月桂酸二丁基锡混合均匀，并升温至90℃,搅拌反应1 h，即可得到改性聚氨酯。

　　1.3.2增强填料的制备

　　1）在氮气条件下，将1.7 g甲苯二异氰酸酯在100 mL N，N-二甲基甲酰胺中分散，并加热至60℃搅拌10 min，加入2 g埃洛石纳米管搅拌2 h，在室温下加入1.1 g KH-550搅拌反应4 h，离心、洗涤、真空干燥，即可得到有机硅－埃洛石纳米材料。

　　2）将5 g有机硅－埃洛石纳米管在200 mL乙醇和去离子水（乙醇和去离子水的体积比为4∶1）的混合液中分散均匀，加入1 g二甲基二乙氧基硅烷和0.5g十六烷基三甲氧基硅烷搅拌均匀，并转移至30℃水浴锅中搅拌反应2 h，过滤、洗涤、干燥，即可得到增强填料。

　　1.3.3高性能热熔胶的制备

　　按照表1的配方分别称取原料，依次将低密度聚乙烯、改性聚氨酯、苯乙烯-丁烯-苯乙烯热塑性弹性体、聚乙烯蜡、增强填料和抗氧剂1010混合搅拌均匀，投入密炼机，在170℃下密炼5 min，冷却、出料、切粒，即可得到用于快递袋的高性能热熔胶。

　　1.4性能表征

　　耐高温性能测试，参照GB/T 1633—2000《热塑性塑料维卡软化温度（VST）的测定》测试试样软化点。180°剥离强度测试，参照GB/T 2790—1995《胶粘剂180°剥离强度试验方法挠性材料对刚性材料》进行试验。拉伸强度、断裂伸长率测试，参照GB/T 1040.1—2006《塑料拉伸性能的测定第1部分》进行试验。耐水性测试：通过贴布水解试验，测试30℃下水浴浸泡7 d后的180°剥离强度的保持率。红外光谱分析，采用傅立叶变换红外光谱仪进行测试。

　　2结果与讨论

　　2.1改性聚氨酯的红外光谱分析

　　将制得的改性聚氨酯放入100℃烘箱中30 min，在常温下制成薄膜，通过傅里叶红外光谱仪检测，得到改性聚氨酯的红外光谱，如图1所示。

　　由图1可知，在3 292 cm-1处是N-H键伸缩振动峰，在2 148 cm-1处为过量的-NCO基团的伸缩振动峰，在1 549 cm-1处为N-H键的的弯曲振动峰，在2 872 cm-1处为-CH3的不对称伸缩振动峰，在1 730 cm-1处为-C-O键的伸缩振动峰，在1 186 cm-1处为-C-O键的伸缩振动峰。通过分析红外光谱可知，制备的改性聚氨酯符合聚氨酯预聚体的结构。

　　2.2增强填料红外分析

　　对制备得到的增强填料进行红外分析，结果如图2所示。在红外光谱图中，3 700～3 600 cm-1附近的峰为埃洛石纳米管的特征峰，1 028 cm-1附近为Si-O-Si键的伸缩振动吸收峰。在经KH-550改性处理后的埃洛石纳米管的红外光谱图中出现了2 930 cm-1处的-C-H的伸缩振动峰、3 436 cm-1处的N-H伸缩振动峰以及1 100 cm-1处的Si-O的伸缩振动峰，说明烷基基硅氧烷能很好地枝接于埃洛石纳米管。

　　2.3高性能热熔胶的性能

　　将制备得到的高性能热熔胶进行力学性能和耐温性测试，结果如表2所示。

　　从表2中1号和3号配方的结果可以看出，3号配方的热熔胶各项性能明显优于1号配方。这是因为，本方法制备得到的改性聚氨酯，不仅提高了基体的力学性能，而且提高了基体的耐高温性能和黏结性能。改性聚氨酯中引入了具有优异耐热性的酰亚胺结构、三嗪结构、氮杂环以及氟元素，它们能协同作用，改善基体的耐高温性能。

　　从表2中1号和2号配方的结果可以看出，2号配方的热熔胶各项性能明显优于1号配方。这是因为，按2号配方制备的增强填料不仅能够填充热熔胶的空隙，提高基体的致密性、降低固化收缩率，而且能提高基体的耐水性。其中，埃洛石纳米管能利用其自身独特的管状结构，在基体中形成物理屏障，减少水分对热熔胶表面及内部的侵蚀，改善基体的耐水性，增加热熔胶的使用寿命。

　　3结论

　　本文通过对聚氨酯和埃洛石纳米管进行改性，得到了改性聚氨酯和增强填料。以低密度聚乙烯为主要原料，添加改性聚氨酯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯热塑性弹性体和增强填料等功能助剂进行混合，制备得到了高性能热熔胶。对制得的热熔胶进行耐高温、180°剥离强度、力学性能以及耐水性测试，测试结果表明，该热熔胶具有优异的耐高温性能、力学性能、黏结强度以及耐水性，具有良好的应用前景。

参考文献

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