张 勇，李 瑶，王梦菲，王 珂，张 越，张庆波
（郑州圣莱特空心微珠新材料有限公司，河南 郑州 450100）
摘要：通过对比粉体干燥过程中温度、搅拌、中途氮气置换工艺表明：提高一定温度、适量搅拌、中途氮气置换对于提高聚氨酯胶黏剂的储存性能有利。通过对比粉体添加过程中氮气保护的实验表明：在粉体添加过程中的防二次吸潮措施是生产聚氨酯胶黏剂过程中非常重要的工艺组成部分，空心玻璃微珠在除水工艺及添加工艺非常严格的条件下与纳米碳酸钙相比，对于聚氨酯的储存性能没有明显劣势。通过添加不同粒径空心玻璃微珠的实验表明：小粒径的空心玻璃微珠相对于大粒径的空心玻璃微珠有利于聚氨酯胶黏剂的流动性能。
关键词：聚氨酯胶黏剂；储存性能；空心玻璃微珠；烘干工艺
引言
聚氨酯胶黏剂是一种常见的胶黏剂，由于其优越的性能以及可以很容易通过软硬段的配比进行改变而得到广泛应用[1-2] 。但是，由于其含有的异氰酸酯基对水分特别敏感，在生产运输过程中容易出现胶黏剂固化或者黏度增加等问题，造成施工困难，导致部分厂家在量产聚氨酯胶黏剂时遇到很多难题。真空玻璃微珠是一种正球形玻璃质产品，由于其比重轻、流动性好、隔音降噪等优点被广泛应用于胶黏剂、橡胶、代木、涂料、工程塑料等领域[3-18]。为了贴合市场实际需要，现特别开发聚氨酯胶黏剂生产过程中的真空烘干工艺，并验证郑州圣莱特空心微珠新材料有限公司生产的空心微珠 HS42、HL38、HS28 对异氰酸酯胶黏剂储存性能的影响，本方案采用单组分低异氰酸酯基聚氨酯胶黏剂（异氰酸酯基约为 2.2%，粘度约为 40 000 mPa·s，分子链较大，更容易反映出玻璃微珠加入后对储存性能的影响）为基体作为评判对象。
1 实验部分
1.1 主要原料和仪器
聚醚多元醇（YD3500、YD2020），河北亚东化工；MDI，万华化学；DOP、二月硅酸二丁基锡、乙二醇，市售；纳米碳酸钙，M3，浙江天石纳米科技；空心玻璃微球：HS42（真密度为 0.42 g/cm³，粒径 D90=40μm）、HL38（真密度为 0.38 g/cm³，粒径 D90=65μm）、HS28（真密度为 0.28 g/cm³，粒径 D90=65μm），郑州圣莱特空心微珠新材料有限公司。多功能搅拌机，予华仪器；双行星搅拌釜，无锡旭科机器人；真空干燥机、挤出测试仪，实验室自制。
1.2 测试标准
挤出：按某客户测试标准测试。
2 结果与讨论
2.1 预聚体的合成
2.1.1 实验配方（表1）
2.1.2 制备工艺
在四口瓶中加入 YD3500 96.05 g、2000D 999.45 g和DOP 723 g混合均匀，油浴加热110℃，真空搅拌2 h，除水；待温度降至 75℃后，在氮气保护条件下加入 MDI 340 g，搅拌1.5 h；然后加入催化剂101，75℃真空搅拌 30 min；最后在氮气保护条件下加入乙二醇 1.25 g，75℃真空搅拌1 h，出釜至包装管，得到预聚体Y1。
2.2 胶黏剂制备工艺的验证
由于聚氨酯胶黏剂中含有的异氰酸酯基对水分极其敏感，所以在制备过程中对粉料进行除水是非常重要的一部分，本实验首先验证除水工艺，挑选效果最优的制备工艺，其实验基础配方如表2，实验工艺方案如表3。
表 3中 B-1至 B-6均是按照表2中配方将粉料在真空干燥机中进行干燥，其中需要充氮气的实验其充氮气的时间为每隔75 min进行一次（用氮气置换出未能抽出的水蒸气，以保证水分尽可能除尽），每次解除真空至常压即可，随即抽真空至-0.098 MPa，搅拌速度为10 Hz，添加工艺是将粉料温度降低至50 ℃以下用氮气保护，防止二次吸潮条件下与预聚体、TI 及催化剂混合，并在 -0.098 MPa、20 Hz 条件下搅拌 15 min，出釜包装即得胶黏剂。
B-7至B-9是按照表2中配方将粉料在真空干燥机中进行干燥，其中需要充氮气的实验其充氮气的时间为每隔75min进行一次（用氮气置换出未能抽出的水蒸气，以保证水分尽可能除尽），每次解除真空至常压即可，随即抽真空至-0.098 MPa，搅拌速度为 10 Hz，添加工艺是将粉料温度降低至 50 ℃以下不用氮气保护，不考虑二次吸潮条件下与预聚体、TI 及催化剂混合，并在-0.098 MPa、20 Hz 条件下搅拌 15 min，出釜包装即得胶黏剂。
B-10、B-11 是按照表 2 中配方将粉料在 130℃普 通鼓风干燥箱中进行烘干，在粉料添加过程中不施加氮气保护，不考虑二次吸潮条件下与预聚体、TI 及催化剂混合，在-0.098 MPa、20 Hz 条件下搅拌 15 min，出釜包装即得胶黏剂。
2.3 储存性能验证
将制备的胶黏剂分别置于 23℃条件下放置 7天，60℃条件下放置 3 天及 7 天后晾至常温并在 0.4MPa、4mm口径下分别测试挤出性能，其结果如表4。
从表 4中结果可以看出，直接用鼓风干燥箱对粉料进行烘干（B-10、B-11），其储存结果较差，即便采用长时间烘干（B-11），其结果与 B-10 相比也没有明显提升，与理想的效果相差甚远，主要就是因为粉料在烘干后，在投料过程中二次吸潮所致，而二次吸潮的吸水量与实验过程中空气的绝对湿度等因素有关，难以记录与预测。而采用真空烘干工艺烘干粉料，并且在氮气保护条件下将粉料添加到预聚体中，其储存效果均较好，且除水过程中进行了充氮气操作的样品 储存性能更优；与此同时，即便采用真空烘干工艺烘干粉料，粉体在添加到预聚体的过程中没有进行氮气保护的样品（B-7 至 B-9），其储存效果与直接用鼓风干燥箱烘干粉体相同，效果较差且没有明显规律可循，其原因也与上述分析相同。总而言之，粉料的烘干工艺及添加工艺对聚氨酯胶黏剂的储存非常重要，尤其是粉料添加过程中对粉料进行氮气保护极为重要。
2.4 玻璃微珠对聚氨酯胶黏剂储存性能的影响
通过对聚氨酯胶黏剂制备工艺的探讨，选用制备工艺B-5作为基础工艺，进一步探讨郑州圣莱特空心微珠新材料有限公司制备的空心微珠 HS42、HL38、 HS28 对异氰酸酯胶黏剂储存性能的影响，实验配方如表5。
制备工艺：按表 5中配方将碳酸钙及空心玻璃微珠在真空干燥机中进行干燥，充氮气的时间为每隔 75 min 进行一次（用氮气置换出未能抽出的水蒸气，以保证水分尽可能除尽），每次解除真空至常压即可，随即抽真空至-0.098 MPa，搅拌速度为10 Hz，添加工艺是将粉料温度降低至50℃以下用氮气保护，防止二次吸潮条件下与预聚体、TI、催化剂混合，并在-0.098 MPa、20 Hz 条件下搅拌 15 min，出釜包装即得胶黏剂。
2.5 玻璃微珠对聚氨酯胶黏剂存储性能测试
将制备的胶黏剂分别置于 23℃条件下放置 7天，60℃条件下放置 3天及 7天后晾至常温并在 0.4 MPa、 4 mm口径下分别测试挤出性能，其结果如表6。
从试验结果可以看出，在除水工艺满足要求下，加入一定量郑州圣莱特空心微珠新材料有限公司制备的空心玻璃微珠HS42、HL38、HS28后，相对于加入纳米钙的流动性能及储存性能不会有明显变差趋势，且加入相同真体积的 HS42、HL38、HS28 后，HS42 的流动性能明显优于 HL38 及 HS28，可能是由于 HS42 的粒径相对 HL38及 HS28的粒径较小（如表 7所示），在胶体流动过程中会起到的滚珠作用大于阻力作用，而粒径较大的球体（HL38、HS28）在胶体流动过程中会造成周边的树脂受到的阻力作用大于滚珠作用所致。
3 结论
粉体的烘干工艺及添加工艺对于聚氨酯胶黏剂的储存非常重要，粉料在添加过程中对粉体的防二次吸潮保护非常重要；空心玻璃微珠在除水工艺及添加工艺非常严格的条件下与纳米碳酸钙相比，对于聚氨酯的储存性能没有明显劣势；小粒径的空心玻璃微珠相对于大粒径的空心玻璃微珠有利于聚氨酯胶黏剂的流动性能。
来源：《安徽化工》2026年2月第52卷第1期
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