反應性聚氨酯熱熔膠

1、概述

普通熱塑性聚氨酯熱熔膠固化后膠層不耐高溫，且可溶解，因而其應用受到限制。為克服普通熱熔膠的缺點，開發(fā)了反應性聚氨酯熱熔膠（也稱濕固化熱熔膠）。

反應性聚氨酯熱熔膠一般是以NCO端基預聚體作基料，配以與異氰酸酯基不反應的熱塑性樹脂和增黏樹脂以及抗氧劑、催化劑、填料等添加劑配制而成。粘接時，膠黏劑加熱熔融成流體而涂覆施膠，兩種被粘體貼合后膠層冷卻凝聚馬上獲得初始粘接力；而后膠層中的活潑NCO基團再與空氣中的濕氣、被粘物表面附著的水分以及活潑氫基團反應，產(chǎn)生化學交聯(lián)固化，使粘接力、耐熱性等顯著提高。它既有熱熔膠黏劑無溶劑、初黏性高、固化迅速等特性，又有反應性膠黏劑的耐水、耐溫、耐蠕變、耐濕和耐介質等性能。

由于濕固化反應性熱熔膠的優(yōu)異性能，在原來采用熱熔膠或反應性膠黏劑進行粘接的場合，有可能轉而采用濕固化反應性熱熔膠完成粘接作業(yè)。只是由于它在制造、貯存和施膠時必須嚴格隔離濕氣之故，使其推廣受到一定限制，遲遲未能大量商品化。近年來，由于技術和設備的突破性進展逐漸克服了這些問題，已部分代替了普通熱熔膠。今后其應用將會更加廣泛。

2、反應性聚氨酯熱熔膠組成及性能

反應性聚氨酯熱熔膠主要由結晶性端NCO聚氨酯預聚體、熱塑性樹脂、增黏樹脂、催化劑、填料及添加劑等組成。

結晶性聚氨酯預聚體是濕固化聚氨酯熱熔膠的重要成分，其特性決定著熱熔膠最終的使用性能和使用范圍。聚氨酯預聚體中的軟段基本采用結晶性的聚醚二醇（PTMEG）或聚酯二醇（PBA/PHA等），其結晶性對熱熔膠最終的使用性能產(chǎn)生很大影響。

純的聚氨酯熱熔膠物化性能比較單一，成本高，且不能滿足更廣泛的應用。為了縮短濕固化聚氨酯熱熔膠的固化時間，改善其固化性能，一般需加入熱塑性樹脂，如乙烯-乙酸乙烯共聚物（EVA）、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物（SBS）、聚苯乙烯（PS）低聚物、熱塑性聚氨酯、結晶性或無定形聚丙烯酸酯、聚酯樹脂等。在聚氨酯預聚體中加入一定量的EVA，可以促使?jié)窆袒郯滨崛勰z快速固化定位，起到隔離濕氣、保護NCO基、延長貯存穩(wěn)定性的作用。但EVA中的乙烯基含量不能太高，否則影響與聚氨酯預聚體的相容性。用于聚氨酯熱熔膠的增黏樹脂見7.4.2小節(jié)。 為加快濕固化聚氨酯熱熔膠快速固化，須加入很少量的催化劑。金屬有機物的加入對膠的貯存穩(wěn)定影響很大。例如一種含有醚基和嗎啉基團的催化劑用量在0.1%～0.15%之間，就能有效地保證施膠后快速固化，同時又不影響膠的貯存穩(wěn)定性。又如N，N-二甲基乙醇胺作為催化劑會先與聚氨酯預聚體中部分的NCO基反應，這樣就能避免在熔融施膠的時候因催化劑的揮發(fā)而影響固化速率，用量介于0.005%～0.1%，對熱熔膠的貯存穩(wěn)定影響不大。

填料的加入不僅能降低成本，也能減小固化收縮率和熱膨脹系數(shù)，甚至會提高力學性能。常用的填料有碳酸鈣、滑石粉、炭黑、鈦白粉及云母等。另外根據(jù)實際需要還可以選擇性地加入與主組分相容的添加劑，如穩(wěn)定劑、除泡劑、觸變劑、紫外吸收劑、粘接促進劑、阻燃劑、顏料、抗氧劑及結晶成核劑等。

3、含其他反應基團的聚氨酯熱熔膠

除了端NCO基聚氨酯預聚體為基礎的反應性聚氨酯熱熔膠，還有一些含其他反應性基團的預聚體制成的反應性聚氨酯熱熔膠。有的處于研究階段，有的已經(jīng)商業(yè)化應用。

前面介紹的端烷氧硅基聚氨酯預聚體是一種濕固化硅烷化聚氨酯預聚體，它可以用于制造反應性熱熔膠，除了不產(chǎn)生氣泡外，還可降低極性聚氨酯膠黏劑的表面能，實現(xiàn)對低極性材料的浸潤粘接。

用2-巰基乙醇等含SH基團的化合物與端NCO基聚氨酯預聚物反應得到端SH的聚氨酯熱熔膠，施膠后巰基再氧化生成雙硫鍵而固化交聯(lián)，其對環(huán)境濕氣無苛刻要求，從而避免了CO2的產(chǎn)生，貯存穩(wěn)定性也有所提高。

有一種反應性熱熔膠，其成分包括：一半以上NCO基團被封閉的端NCO聚氨酯預聚體，熱塑性聚氨酯樹脂、無羥基的聚酯樹脂，還添加了聚合物多元胺或聚合物多元醇或羥基化環(huán)氧樹脂等。這種熱熔膠固化后有高的熱穩(wěn)定性，優(yōu)異的耐低溫性、耐濕氣和貯存穩(wěn)定性。