聚氨酯膠粘劑的使用你知道多少

我國聚氨酯膠粘劑的研發(fā)起步于上世紀(jì)60年代。80年代以后，我國對水性聚氨酯的研究更為活躍，但與國外水性聚氨酯膠粘劑的水平相比仍處于開發(fā)階段。90年代，各行各業(yè)引進(jìn)了眾多的生產(chǎn)線，一批三資企業(yè)相繼建立，進(jìn)口的產(chǎn)品迫切需要國產(chǎn)化。相關(guān)的科研院所和生產(chǎn)單位加大開發(fā)力度，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。

聚氨酯膠粘劑是指在分子鏈中含有氨基甲酸酯基團(tuán)或異氰酸酯基的膠粘劑。按反應(yīng)組成分類按反應(yīng)組成可分為多異氰酸酯膠粘劑、含異氰酸酯基的聚氨酯膠粘劑、含羥基聚氨酯膠粘劑和聚氨酯樹脂膠粘劑。按用途與特性分類按用途與特性分類可分為通用型膠粘劑、食品包裝用膠粘劑、鞋用膠粘劑、紙塑復(fù)合用膠粘劑、建筑用膠粘劑、結(jié)構(gòu)用膠粘劑、超低溫用膠粘劑、發(fā)泡型膠粘劑、厭氧型膠粘劑、導(dǎo)電性膠粘劑、熱熔型膠粘劑、壓敏型膠粘劑、封閉型膠粘劑、水性膠粘劑以及密封膠粘劑等。但無論是哪種聚氨酯膠粘劑，都是體系中的異氰酸酯基團(tuán)與體系內(nèi)或者體系外含活潑氫的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成聚氨酯基團(tuán)或者聚脲，從而使得體系強(qiáng)度大大提高而實(shí)現(xiàn)粘接的目的。

迄今為止，除了原有的膠種外，無溶劑聚氨酯結(jié)構(gòu)膠、反應(yīng)性聚氨酯熱熔膠等國外有的膠種，現(xiàn)在我國基本都有。雖然我國聚氨酯工業(yè)已有相當(dāng)規(guī)模，但與發(fā)達(dá)國家相比仍有很大差距，主要是產(chǎn)量不大，技術(shù)水平仍較低。聚氨酯膠粘劑究竟具有哪些特性？它又應(yīng)用于哪些領(lǐng)域呢？今天給大家做一些簡單介紹。

一、聚氨酯膠粘劑的特性

1、粘接力強(qiáng)，初粘力大，適用范圍廣

由于聚氨酯膠粘劑分子鏈中的－NCO可以和多種含活潑氫的官能團(tuán)反應(yīng)，形成界面化學(xué)鍵結(jié)合，因此對多種材料具有極強(qiáng)的粘附性能。不僅可以粘接多孔性的材料，如泡沫塑料、陶瓷、木材、織物等，還可以粘接多種金屬、無機(jī)材料、塑料、橡膠和皮革等，是一種適用范圍很廣的膠粘劑。

2、突出的耐低溫性能

在極低的溫度下，一般的高分子材料都轉(zhuǎn)化為玻璃態(tài)而變脆，而聚氨酯膠粘劑即使在－250℃以下仍能保持較高的剝離強(qiáng)度，同時(shí)其剪切強(qiáng)度隨著溫度的降低反而大幅度上升。

二、聚氨酯膠粘劑的缺點(diǎn)及改進(jìn)方法

1、聚氨酯膠粘劑中游離的異氰酸酯單體具有較大的毒性?？刹捎枚肆u基多元環(huán)氧化合物與端異氰酸酯基聚氨酯預(yù)聚物制得環(huán)氧基聚氨酯，再與多胺化合物配制成聚氨酯膠粘劑。該膠粘劑兼具環(huán)氧樹脂和聚氨酯的優(yōu)異性能，而且?guī)缀醪缓坞x的異氰酸酯單體，固體份含量高。聚氨酯膠粘劑正朝著水性和無溶劑的環(huán)保綠色膠粘劑方向發(fā)展。

2、聚氨酯膠粘劑在室溫下通常固化較慢，完全固化有時(shí)長達(dá)數(shù)天，如采用多組分復(fù)配可以明顯縮短室溫固化時(shí)間，更方便適用。

3、聚氨酯膠粘劑的耐高溫性能遠(yuǎn)不如其耐低溫性能，如用在食品包裝復(fù)合薄膜中，則需要其具有耐蒸煮性。引人納米粒子可顯著提高其耐熱性、拉伸強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度以及剝離強(qiáng)度等，但加入的納米材料要適當(dāng)，若加入過多則可能會破壞部分大分子中硬段的有序排列而使力學(xué)性能下降。

三、聚氨酯膠粘劑的應(yīng)用

1、汽車用聚氨酯膠粘劑

新型汽車結(jié)構(gòu)中引入大量的輕質(zhì)金屬、復(fù)合材料和塑料，造成汽車用膠粘劑和密封膠的需求量持續(xù)增長。在汽車上應(yīng)用最為廣泛的聚氨酯膠粘劑主要有裝配擋風(fēng)玻璃用單組分濕固化聚氨酯密封膠、粘接玻璃纖維增強(qiáng)塑料和片狀模塑復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)膠粘劑、內(nèi)裝件用雙組分聚氨酯膠粘劑以及水性聚氨酯膠粘劑等。汽車內(nèi)飾件也是膠粘劑用量增長快速的一個(gè)領(lǐng)域。在過去相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)，我國汽車制造業(yè)一直從國外進(jìn)口聚氨酯擋風(fēng)玻璃膠，直到“八五”期間，研制開發(fā)這種膠才被列入國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目。

汽車上應(yīng)用廣泛的水性聚氨酯膠粘劑是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的膠粘劑。大多數(shù)水性聚氨酯是線性熱塑性聚氨酯，由于其涂膜沒有交聯(lián)，分子質(zhì)量較低，因而其耐水性、耐溶劑性、膠膜強(qiáng)度等性能還較差，必須對其進(jìn)行改性，以提高其性能。聚酯和丙烯酸的雜和分散體與脲二酮和異氰脲酸酯配合制備的汽車修補(bǔ)清漆，不需要高速攪拌設(shè)備，容易混合在一起，具有良好的粘附性能。

2、木材用聚氨酯膠粘劑

隨著世界性森林資源急劇減少和我國天然林資源保護(hù)工程的實(shí)施，小木材拼大板就要求膠粘劑粘接強(qiáng)度和耐久耐候等性能優(yōu)于木材本身。膠粘劑用量的多少，已成為衡量木材工業(yè)技術(shù)發(fā)展水平的標(biāo)志。過去人們用的木材膠粘劑多為以甲醛為主要原料的脲醛樹脂、酚醛樹脂及三聚氰氨甲醛樹脂，但由于游離的甲醛存在，產(chǎn)品使用期間會逐漸向周圍散發(fā)甲醛氣體，造成環(huán)境污染。木材加工行業(yè)已開始將目光投向新型的環(huán)保膠粘劑聚氨酯膠，以期減少對環(huán)境的污染。

木工行業(yè)使用的單組分濕氣固化聚氨酯膠粘劑是液態(tài)的，在室溫下使用。通常其粘接強(qiáng)度高、柔韌性和耐水性好，并能和許多非木基材(如紡織纖維、金屬、塑料、橡膠等)粘接。單組分聚氨酯膠粘劑在測試中所表現(xiàn)出的干、濕強(qiáng)度均要好于酚醛膠粘劑。粘接前，在粘接基材表面涂布羥甲基間苯二酚(HMR)偶合劑可以提高粘接強(qiáng)度，HMR可以加強(qiáng)所有熱固型木材膠粘劑的粘接強(qiáng)度。當(dāng)木材表面預(yù)涂HMR偶合劑時(shí)，單組分聚氨酯膠粘劑的強(qiáng)度和耐久性可以滿足大部分嚴(yán)格的測試要求。

3、鞋用聚氨酯膠粘劑

我國是一個(gè)制鞋大國，鞋用膠粘劑的發(fā)展經(jīng)歷三代后，隨著全球性環(huán)保意識的提高，以及石油危機(jī)的加劇，促使第四代環(huán)保無溶劑型和水基型鞋用粘膠劑的出現(xiàn)。近年來，水性聚氨酯的制備工藝已日趨成熟。對于一些低極性鞋材如SBS等材質(zhì)的粘接，聚氨酯膠粘劑的剝離強(qiáng)度達(dá)不到要求。通過添加增粘樹脂等進(jìn)行改性，可開發(fā)出具有結(jié)晶度高、結(jié)晶速度快、內(nèi)聚強(qiáng)度大和剝離強(qiáng)度較理想等特點(diǎn)的聚氨酯鞋用膠粘劑。

4、包裝用聚氨酯膠粘劑

軟包裝又稱軟罐頭，以其輕質(zhì)方便、保鮮期長、衛(wèi)生、易貯存運(yùn)輸、易拆開、垃圾量少及貨架效應(yīng)良好等獨(dú)特的綜合性能，現(xiàn)已超過硬包裝如塑料、玻璃瓶和罐等。聚氨酯膠粘劑由于其優(yōu)異的性能，可將不同性質(zhì)的薄膜材料粘接在一起得到耐寒、耐油、耐藥品、透明、耐磨等各種性能的軟包裝用復(fù)合薄膜。目前在國內(nèi)外市場中，聚氨酯膠粘劑已經(jīng)成為軟包裝用復(fù)合薄膜加工的主要膠粘劑。在國內(nèi)膠粘劑市場中，包裝用復(fù)合薄膜制造業(yè)中，聚氨酯膠粘劑用量僅次于制鞋業(yè)而居第二位。

用于包裝的聚氨酯膠粘劑品種繁多，如水基聚氨酯膠粘劑、熱熔型聚氨酯膠粘劑、溶劑型聚氨酯膠粘劑、無溶劑型聚氨酯膠粘劑。其中常用的聚氨酯熱熔膠又可分為兩類，一類是熱塑性聚氨酯彈性體熱熔膠，另一類是反應(yīng)型熱熔膠。熱塑性熱熔膠的主要缺點(diǎn)是粘度較高，故對涂布表觀質(zhì)量的影響較大。反應(yīng)型聚氨酯熱熔膠粘劑是在傳統(tǒng)熱熔膠基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一類新型膠粘劑，它不僅有傳統(tǒng)熱熔膠初粘性好和后固化性能優(yōu)的特點(diǎn)，又具有聚氨酯的組成結(jié)構(gòu)多變和性能調(diào)節(jié)范圍大的優(yōu)點(diǎn)，對多種基材具有優(yōu)良的粘接性能。

另外，在包裝用水性聚氨酯膠方面，由于乳化劑的使用或分子中親水性離子基團(tuán)的引入，使其耐水性降低，近年來，對提高其耐水性的研究已成為熱點(diǎn)。同時(shí)由于水的熱容較大，故如何提高其固含量從而提高其干燥速度，也是目前亟待解決的問題之一。

5、建筑用聚氨酯膠粘劑

聚氨酯膠粘劑除具有無毒、無污染、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，還具有其它膠粘劑無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，即優(yōu)良的耐低溫、耐溶劑、耐老化、耐臭氧及耐細(xì)菌性能，在建筑鋪裝材料的應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用。廣泛應(yīng)用于彈性橡膠地墊、硬質(zhì)橡膠地磚和鋪設(shè)塑膠跑道運(yùn)動場中。

新型雙組分聚氨酯膠粘劑突破傳統(tǒng)膠粘劑剪切強(qiáng)度與剝離強(qiáng)度的矛盾，可使兩者同時(shí)達(dá)到較高使用強(qiáng)度，在建筑用鋼板的粘接中體現(xiàn)出優(yōu)異的性能，粘接牢固且不易產(chǎn)生形變，而且室溫可調(diào)固化速度，使該聚氨酯膠在使用上方便易行，應(yīng)用廣泛。聚氨酯膠粘劑在建筑用PVC材料粘接，夾心板生產(chǎn)以及建筑防水涂料中都得到廣泛使用。

6、油墨用聚氨酯粘接劑

水性油墨被列為環(huán)境友好型印刷首選。常溫交聯(lián)水性聚氨酯膠粘劑可制得適合凹版印刷的單組分聚氨酯水性油墨，該水性油墨高光耐水、強(qiáng)附著、干性可調(diào)、色彩鮮艷、層次清晰、無毒不燃、耐侯、粘稠易控，與其它水性油墨相比，對各種承印物材料具有廣泛的適應(yīng)性。

聚氨酯—聚丙烯酸酯作為水性油墨的連接料，在油墨薄膜印刷品干燥過程中，綜合了聚氨酯膠粘劑和聚丙烯酸酯的性能，由此改性得到的乳液對薄膜也具有較好的附著牢度。

彩印行業(yè)所用的基膜主要有聚酯膜、尼龍膜、聚丙烯膜、聚乙烯膜等幾種，天江化工的專家提醒，選擇油墨的關(guān)鍵在于其應(yīng)對這幾種基膜均具有良好的附著力。洛陽天江化工新材料有限公司使用分子中含有羥基的氯乙烯－丙烯酸羥乙酯共聚物與大分子二元醇、小分子擴(kuò)鏈劑、甲苯二異氰酸酯共同反應(yīng)所制得的新型聚氨酯膠粘劑，能有效地提高彩印油墨的品質(zhì)。

7、書籍裝訂用聚氨酯膠粘劑

近20年來，在書籍裝訂中，熱熔膠的應(yīng)用已經(jīng)獲得了迅猛發(fā)展。其原因主要是低價(jià)平裝書生產(chǎn)有了驚人的增長，與此同時(shí)產(chǎn)生了無線裝訂工藝，由于EVA熱熔膠具有很好的粘接性和彈性，目前國內(nèi)市場上使用的書籍裝訂熱熔膠絕大部分為EVA型熱熔膠。但EVA型熱熔膠價(jià)格昂貴，而且EVA型熱熔膠具有記憶性等缺點(diǎn)。聚氨酯熱熔膠則可彌補(bǔ)以上缺陷，該膠粘劑生產(chǎn)工藝簡單，成本低廉，膠粘劑的彈性、韌性好，粘接強(qiáng)度高，膠粘劑可以反復(fù)熔化使用，產(chǎn)品利用率高，具有更廣闊的應(yīng)用前景。

8、其它

聚氨酯膠粘劑由于其優(yōu)異的粘接特性，在航天器材的粘接、文物保護(hù)與修復(fù)、軍工產(chǎn)業(yè)、文具用品、醫(yī)療衛(wèi)生等方面發(fā)揮越來越重要的作用。

四、結(jié)語

聚氨酯膠粘劑以其優(yōu)異的性能廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，日漸成為人類生活中重要的合成材料。隨著聚氨酯用途的逐漸拓展和人類環(huán)保意識的不斷增強(qiáng)，目前，世界聚氨酯膠粘劑工業(yè)正向適應(yīng)環(huán)境保護(hù)、安全衛(wèi)生、資源回收等方向發(fā)展。我國聚氨酯膠粘劑工業(yè)也顯示了較快的增長勢頭，技術(shù)開發(fā)也取得了很大的進(jìn)展。