碳酸二甲酯在鞋用胶粘剂中的应用研究

   陈登龙(福建师范大学化学与材料学院高分子研究所，福建省福州市350007)作者简介:陈登龙(1967-),博士生、高级工程师，主要从事生物医用材料、新能源、胶粘剂与塑料助剂等粘细化工产品研究及产业化开发，承当多项省级科研项目，已发表论文十多篇。

    摘要:报 道了碳酸二甲酯的理化性质，并列举了碳酸二甲酯(DMC)在聚氨酯鞋用胶粘剂、无三苯接枝型氯丁鞋用胶粘剂中的应用情况得出了DMC能部分替代价格昂贵的丁酮、丙酮、醋酸乙酯、酪酸正丙酯的结论。
    关键词:碳酸二甲酯;鞋用胶粘剂;聚氨酯;氯丁像胶

    0 前言
    碳酸二甲酯(DimethylC arbonate)简称DMC,是一种新兴的化学原料，近十年来，DMC及其衍生物的研究开发，已成为化工研究热点之一，并取得突破性展，应用领域亦在日益扩大。由于DMC独特的分子结构(CH30-CO-OCH3)， 它不仅能代替硫酸二甲酯作为甲基化试剂、代替光气作为拨基化剂，还可作为提高汽油辛烷值和含氧量的汽油添加剂。此外，DMC还具有挥发速度快、与其他溶剂相容性好等特点。因此，近十年来DMC的开发和应用研究引起了国内外化工界的广泛重视。
    鞋用胶粘剂主要品种有氯丁胶粘剂、聚氨酯胶粘剂，它们均为溶剂型的粘合剂，其组分中有75%以上是溶剂，其所用的有机溶剂有甲苯、苯、二甲苯、丙酮、丁酮、醋酸乙酯等。因大部分的有机溶剂对人体健康和环境有严重的危害，因此，国内外都在积极开发低公害、低毒性的鞋用胶粘剂。DMC作为一种优良的低毒性溶剂，在鞋用胶粘剂的生产中显示出良好的发展前景。
    1 DMC的理化性质
    DMC 在常温时是一种无色透明、略有气味、微甜的液体，熔点49C,沸点90.1cc ，密度1.0698/em3,不溶于水，但可以与醇、醚、酮等几乎所有的有机溶
剂混溶oDMC毒性很低，对小白鼠、大白鼠致死中量LDP=6400-12800mg/kg，在1992年就被欧洲列为无毒产品，是一种符合现代“清洁工艺”要求的环保型有机溶剂[1]。表1为DMC与鞋用胶粘剂常用溶剂的部分理化性质比较。
   
    2 DMC在鞋用胶粘剂生产中的应用研究
    溶剂是鞋用胶粘剂的主要成分，溶剂的性质对于胶粘剂的性能有很大的影响。胶粘剂的粘度、干燥速度、粘性保持时间、初粘力、施工性、毒性、安全性、成本、清洁性、储存稳定性等都与溶剂密切相关，自然对溶剂提出很多要求，如溶解能力要强、挥发速度适中、适当的低温不凝胶、气味与毒性要小、使用比较安全、价格尽量低廉、来源还要容易等。毫无疑问单一溶剂很难同时满足这些要求，而采用混合溶剂体系则具有良好的综合性能[2]。根据DMC的溶解度参数、挥发速度、价格、毒性等指标特征，在鞋用粘胶剂中不提倡单独使用，主要是倾向于与其它溶剂复配使用，以达到降低鞋用粘胶剂毒性及制作成本的作用。
    2.1 DMC在溶液型聚氨酯鞋用胶粘剂中的应用
    聚氨酯因其结构中存在的极性亚氨基、拨基、醚键和具有反应活性的异氰酸酯基，而对各种材料具有良好的粘接性。因而聚氨醋常被广泛用作反应性胶粘剂。选择其多种可变结构，可制得具有常温固化，有良好耐低温、耐冲击、耐油、耐磨性、饶曲性及较高剥离强度等综合性能的胶粘剂，使聚氨酯胶粘剂在制鞋生产中成为一类重要品种。
    目前，国内有很大一部分生产聚氨酯鞋用胶粘剂的工厂是以国外进口聚氨酯树脂直接溶解在丁酮、丙酮中，配制聚氨酯鞋用胶粘剂。在实验中，我们以DMC代替部分丁酮(MEK)，其结果如表2.
   
    从表2可以看出，DMC在PU胶中能代替部分丁酮，胶粘剂的粘合强度没有变化，但粘度、初粘强度有变小的倾向。因此，在实际生产中应根据制鞋流水线的要求，适当的调整DMC的用量，建议DMC的用量为总溶剂量的30%.
    2.2 DMC在SIN型聚氨酯无三苯鞋用胶粘荆中的应用
    SIN 型聚氨酯无三苯鞋用胶粘剂[3]是我们适应环保要求研制的聚氨酯鞋用胶粘剂新品种。它是在进口固体聚氨酯树脂基础上进行改性，其溶剂体系是以丁酮一丙酮一乙酸乙酯为混合剂，为了降低成本，我们选用了DMC为混合溶剂的组分之一、合成了SIN型聚氨酯无三苯鞋用胶粘剂，其结果如表3.
   
    表3可见，DMC可以替代部分的丙酮、丁酮、醋酸乙酯，用于SIN型聚氨醋胶的合成，其性能完全能达到DB35/329-1999的要求，而且DMC在SIN型聚氨酷胶的应用效果比醋酸乙酚好。
    2.3 DMC在接枝型氯丁胶中的应用
    接 枝 型 无三苯氯丁鞋用胶粘剂囚是我们配合福建省环保局搞好福建省制鞋业“三苯”废气治理方案的实施，采用复合引发剂制备出的A-90/MMA/AA三元接枝无三苯沙滩拖鞋胶。其溶剂体系为丁酮与醋酸正丙酯，由于丁酮、醋酸正丙酯价格昂贵，因此以DMC替代部分丁酮或醋酸正丙酯能显著地降低无三苯沙滩拖鞋胶成本，其应用结果见表4.
    
    由表4可见，DMC可以替代部分丁酮、醋酸正丙酯用于无三苯接枝型氯丁胶的合成，其性能完全达到原先的标准141而且大大降低了无三苯沙滩拖鞋胶的成本。

    3 结束语
    碳酸二甲酯作为一种低毒溶剂，经实验室研究表明，能用于聚氨酷鞋用胶粘剂及接枝型氯丁粘胶剂，部分替代价格昂贵的丙酮、丁酮、醋酸乙酯 .醋酸正丙酯。当然，由于各个鞋用胶粘剂生产厂家的配方不一，DMC在应用上应给予全面考察.

    参考文献
    [1]化学工业出版社编写组中国化工产品大全[ml]北京:化学工业出版社,1994
    [2]李子东.实用胶粘剂原材料手册[Ml.北京:国防工业出版社，1997
    [3]陈登龙.SIN型聚AM无三苯鞋用胶粘剂的研制[111.中国胶粘剂，2001,10(2);10-13
    [4]陈登龙无三苯鞋用胶的研究闭.粘接,2000,(4);25-27