Sustainable Non-Isocyanate Polyurethane Hot-melt Adhesives

Abstract

EN:The formation of non-isocyanate polyurethanes (NIPUs) based on polyaddition of dicyclic carbonates and diamines represents one of the most promising alternatives for replacing conventional polyurethanes which are more toxic. However, the low reactivity of five membered cyclic carbonates, even in the presence of catalysts, restricts the use of this reaction for industrial applications. One way to improve the applicability of NIPU adhesives based on 5-membered cyclic carbonates is to synthesise hot melt NIPUs. In this study, a diamine and two dicylic carbonates are combined to create sustainable hot melt NIPUs which have suitable properties to act as adhesives. The completion of the synthesis is followed by FTIR-ATR, and materials are characterised by 1H-NMR. The behaviour of the polymers is addressed by rheology measurements and the adhesive properties are evaluated on stainless steel substrates by probe tack, lap-shear tests and Shear Adhesion Failure Temperature (SAFT) as well as Shear Resistance experiments. Finally, adhesion tests on different substrates (oak wood, PMMA and HDPE) are performed.

ES:la poliadición entre diaminas y carbonatos dicíclicos, es una de las alternativas más prometedoras para remplazar los poliuretanos convencionales. Sin embargo, el uso de dicha reacción para aplicaciones industriales se ve limitada por la baja reactividad de los carbonatos cíclicos de cinco miembros, incluso en presencia de catalizadores. Una manera de mejorar la utilidad de los adhesivos de poliuretano sin isocianato basados en los carbonatos cíclicos de cinco miembros, es sintetizar ashesivos hotmelt. En este estudio, se combinan una diamina y dos carbonatos dicíclicos con el fin de formar hotmelts sostenibles que contengan propiedades adecuadas para actuar como adhesivos. La reacción se sigue por FTIR-ATR y la caracterización de los materiales se lleva a cabo a través de 1H-RMN. El comportamiento de los polímeros es analizado mediante medidas reológicas. Las propiedades adhesivas son evaluadas en substratos de acero inoxidable a través de pruebas de pegajosidad (Tack), ensayos de cizallamiento (lap-shear), experimentos para medir la temperatura de falla de adherencia por cizallamiento (SAFT), y experimentos para analizar la resistencia al corte. Por último, pruebas de adhesión en diferentes substratos (madera de roble, PMMA y HDPE) son llevadas a cabo.