不饱和脂肪族聚酯的合成及其在聚氨酯粘合剂中的探索

李芳亮

摘 要：随着经济的高速发展，科学技术的不断提升，高分子化学材料的应用范围也日益扩大，脂肪族聚酯作为一类重要的高分子材料，对它的开发和应用也受到各方的极大重视。加之聚氨酯粘合剂具有综合的优良性能，价格相对平民亲众，适合进行大范围推广普及，因此本文主要对不饱和脂肪族聚酯及其在聚氨酯粘合剂中的发展做出探讨。

关键词：不饱和脂肪族聚酯；聚氨酯粘合剂；探索

前言

现如今，脂肪族聚酯这一类型的可生物降解型高分子材料极受研究重视，其在各个领域方面都展现出极其优良的品性。如何更好地开发利用这类材料，使其在最低成本、最小危害和污染环境的状况下更多的造福人类，已成为不容忽视的现状，并且由脂肪族聚酯合成的聚氨酯粘合剂具有极高的应用价值，如何对其进行更好的完善，发挥其更大的作用等问题，也是下文主要探索研究的方向。

1 关于不饱和脂肪族聚酯

1.1 脂肪族聚酯的研究叙述

脂肪族聚酯的主链大都是由脂肪族结构单元通过易水解的酯键连接而成，大都具备良好的力学性能和机械性能，可由微生物为介质转化为能量、二氧化碳和水。脂肪族聚酯可以分为饱和脂肪族聚酯和不饱和脂肪族聚酯。根据分子原理的解析，可以通过化学合成法如直接缩聚聚合和开环聚合的方法、微生物发酵法、酶催化等一系列方法合成脂肪族聚酯，由于同为分子材料，最好采用脂肪酶等生物酶进行合成，不仅催化作用快，且使用过的酶还可以重复利用，极大降低成本。

1.2 不饱和脂肪族聚酯的合成

不饱和脂肪族聚酯具有双键的特性，其主链中含有酯基和不饱和的非芳族键。双键的存在使得聚酯具有一定的交联性能，在高温有氧的条件下可以打开，并且经研究发现，双键对于不饱和脂肪族聚酯的生物降解性与饱和脂肪族聚酯相比没有太大的影响，但在高温条件下发生的交联却会降低生物降解性，交联度越高，生物降解性越差。这也是脂肪族聚酯的产品虽性能优良却不能单独用其做降解材料的原因。但不饱和脂肪族聚酯在发生交联后却也可以有效的提高产品的粘合度，利于粘合效果提升。

传统方法中合成不饱和脂肪族聚酯，多是采用金属有机催化剂，这种方法的反应条件多为高温，合成过程中容易使不饱和脂肪族聚酯的双键发生交联，降低其生物降解性，且对环境的污染程度较高，于是人们不断探索新的合成方式。与金属有机催化剂相比，以生物酶作为反应条件的方法更加便捷有效，酶的成本较低且反应灵活，可以重复利用，排放的污染物相对极少，值得探究使用。

接下来便探讨不饱和脂肪族聚酯的合成。我们可以把月桂酸和正丙醇作为标准底物，在最适宜温度65摄氏度下，以固定化脂肪酶N435为催化剂制成丙基月桂酸酯，接着以己二酸和己二醇为原料，采用直接酯化-缩聚的方法合成饱和脂肪族聚酯——聚己二酸己二醇酯，在此基础上再加入少量不饱和脂肪酸，由此合成不饱和脂肪族聚酯。当然，这只作为合成的一种方法，合成期间，要时刻检测酶的活性和PH值的控制，争取达到最优效果。

2 对于聚氨酯粘合剂的研究

2.1 聚氨酯粘合剂的发展

聚氨酯是自20世纪30年代在多种合成材料中脱颖而出的一种新型高分子材料，具有极其广阔的发展空间。由聚氨酯为材料的粘合剂在分子中含有氨酯基或异氰酸酯基，性能优良，在各行各业中均受到广泛应用，深受大众喜爱和使用。它的化学活泼性强，容易与多种化学物质发生反应，从而对大多的化学材料与物质具有吸附和粘合的作用。虽然耐湿热的性能较差，但是其抗低温的效果远超过其他的粘合剂，并且，聚氨酯粘合剂的抗磨、防衰老、抗击打能力与耐油性在其他的粘合剂面前也是数一数二的。从普通的制衣制鞋业发展到富丽的装潢业装饰，无一不因聚氨酯粘合剂的优良性能而大规模采用。因其原料易得，价格便宜，拥有极佳的粘合度，可以将不同的金属等物体粘结在一起，唯一稍显不足的便是聚氨酯粘合剂不耐高温，在温度高之地便会融化，这也是国内相关科技人员需要着重研究的方向，争取早日研制出耐高温的聚氨酯粘合剂，减少使用者的顾虑。

2.2 聚氨酯粘合剂的改进方向

由上文可知，大多数聚氨酯粘合剂性能优良，使用方便，但是却不耐高温，在湿热的环境下特别容易遇热分解，从而导致产品的质量下降，与使用者带来诸多不便，因此，针对聚氨酯现下的缺点，我们应根据具体情况对症下药，研制出与之相应的解决方案，以便为聚氨酯粘合剂的发展做出打算。

下面我们可以参照书籍，尝试亲手制作聚氨酯粘合剂，感受其中的奥秘。首先将不饱和脂肪族聚酯放入烧瓶中，在高温真空状况下放置处理2小时，之后加入溶剂丁酮，加入一定量的二月桂酸二丁基锡，催化反应5小时后，将产物进行80度减压蒸馏，最后得到一般质量的聚氨酯，可知聚氨酯的合成原料少不了不饱和脂肪族聚酯。同时我们也知道聚氨酯不耐水性，因此在合成粘合剂的过程中，一定要严格控制水分，配备的器具一律保持清洁干燥，以防合成的粘合剂质量不达标。如果想要加快获得进程，也可适当加入合适的反应催化剂。除此之外，想要合成聚氨酯粘合剂，还可以采用一步法，即是将聚酯二醇或者聚醚二醇直接同二异氰酸酯放在一处进行反应；或是预先制出预聚体，然后加入小分子二元醇扩链剂进行反应。根据研究表明，聚氨酯粘合剂根据粘结的物体不同，所粘结的方式也不尽相同。具体来说，大致可分为两大类方法。聚氨酯粘结和异氰酸酯粘结。前一种粘结方法的物体较多，根据聚氨酯不同的类型、特性，又分出了许多其他方法的分支，一般以反应特性、用途、特征作为选择标准，研制出的产品多为多异氰酸酯胶粘剂、含异氰酸酯基的聚氨酯胶粘剂等。前者较少单独使用，一般作为交联剂或者混进其他粘剂中；后者的主要成分主要为含异氰酸酯基的粘合剂，应用也很广泛，适宜与多种材料相粘合，具有极高的粘附性，容易同多元醇发生作用固化为粘结层。

据此，根据聚氨酯粘合剂不耐高温的特性，我们可从提高聚氨酯粘合剂的耐高温和耐水性两方面进行着手。在提高耐高温方面，据研究聚氨酯粘合剂在高温条件下的分子运动时可发现，其中分子量较低的直链安酯基分子，在高温条件下分子间的热运动较剧烈，使得聚氨酯容易软化，对此，可通过增强分子间的引力、作用力，在分子链中引入阻力较大的环状刚性链段，使分子链发生交联，适当提高聚氨酯中硬段的含量，从而提升粘合剂抗热的能力。然后针对聚氨酯不耐水性的缺点，可以添加适当的水解稳定剂进行改善，采用长链二元酸和二元醇原料，降低聚氨酯中易水解部分的密度，在分子链中引进少量的有机硅，从而更好改善粘合剂的耐水性。

結束语

通过上文的讲解，我们了解到如今以聚氨酯为代表的高分子化合材料日益兴起，发展范围也不断扩大。以不饱和脂肪族聚酯为主要原料进行合成的聚氨酯粘合剂在各方面性能优良，价格便宜，适宜大范围使用和推广，唯一不足便是其耐高温和耐水性不足，在湿热条件下易使产品失去粘性，极大损害产品质量，也为使用带来各种不便。针对此缺陷，上文已经提出相应的解决措施，希望能为相关从事人员提供借鉴，也希望聚氨酯粘合剂获得更远更长久的发展。

参考文献

[1]孙彦璞，程国平，聚酯型水性聚氨酯预聚体粘度及其水分散性的研究[J].宁夏工程技术，2013，6（1）：47-49.

[2]刘凉冰，贾林才，刘红梅，扩链剂对基于聚酯/MDI聚氨酯弹性体力学性能的影响[J].化学推进剂与高分子材料，2013，（3）27-30.