聚氨酯膠黏劑粘結(jié)原理及分類

1、聚氨酯粘合劑粘接原理 多異氰酸酯分子鏈中含有異氰基（-NCO）和氨基甲酸酯基（-NH-COO-），故聚氨酯粘合劑表現(xiàn)出高度的活性與極性。與含有活潑氫的基材，如泡沫、塑料、木材、皮革、織物、紙張、陶瓷等多孔材料，以及金屬、玻璃、橡膠、塑料等表面光潔的材料都有優(yōu)良的化學(xué)粘接力。無論哪種聚氨酯粘合劑，都是異氰酸酯發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而固化的。 聚氨酯粘合劑具備優(yōu)異的抗剪切強(qiáng)度和抗沖擊特性，適用于各種結(jié)構(gòu)性粘合領(lǐng)域，并具備優(yōu)異的柔韌特性。 聚氨酯粘合劑具備優(yōu)異的橡膠特性，能適應(yīng)不同熱膨脹系數(shù)基材的粘合，它在基材之間形成具有軟-硬過渡層，不僅粘接力強(qiáng)，同時(shí)還具有優(yōu)異的緩沖、減震功能。 聚氨酯粘合劑的低溫和超低溫

2、性能超過所有其他類型的粘合劑。 （一）通用型雙組分聚氨酯膠粘劑 通用型雙組分聚氨酯膠粘劑是以聚己二酸乙二醇酯為原料、以溶劑聚氨酯樹脂為主成分(甲組分)，以三羥甲基丙烷T1)加成物為固化劑(乙組分)的雙組分聚氨酯膠粘劑。通用型雙組分聚氨酯膠粘劑亦稱101-聚氨酯膠粘劑，是上海新光化工廠最早投入工業(yè)化生產(chǎn)、至今仍是國內(nèi)生產(chǎn)量最大的聚氨酯膠粘劑，國內(nèi)用戶達(dá)千家以上，主要用于絕緣材料、包裝材料、復(fù)合膜、多孔材料、深冷保護(hù)材料等的粘接。 雙組分聚氨酯膠粘劑具有以下特點(diǎn)： (1)屬反應(yīng)性的膠粘劑在兩個(gè)組分混合后，發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，產(chǎn)生固化產(chǎn)物。 (2)制備時(shí)，可以調(diào)節(jié)兩組分的原料組成和分子量，使之在室溫下有合

3、適的粘度，可制成高固含量或無溶劑雙組分膠粘劑。 (3)通?？墒覝毓袒?，通過選擇制備膠粘劑的原料或加入催化劑可凋節(jié)固化速度。一般，雙組分聚氨酯膠粘劑有較大的初粘合力，叫加熱固化，其最終粘合強(qiáng)度比單組分膠粘劑大，可以滿足結(jié)構(gòu)膠粘劑的要求。 (4)兩個(gè)組分的用量可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，一般存在著一定容忍度。兩組分的NCOOH摩爾比在一般情況下大于或等于l，當(dāng)固化時(shí)，一部分NCO基團(tuán)參與膠的固化反應(yīng)，產(chǎn)生化學(xué)粘合力，多余的NC0基團(tuán)在加熱固化時(shí)，還可產(chǎn)生脲基甲酸酯、縮二脲等，增加交聯(lián)度，提高了膠層的內(nèi)聚強(qiáng)度和耐熱性。對(duì)于無溶劑雙組分聚氨酯膠粘劑來說，因各組分起始分子量不大，一般來說NCOOH摩爾比等于或稍

4、大于l，有利于固化完全，特別在粘合密封件時(shí)，注意NCO組分不能過量太多。而對(duì)于溶劑型雙組分膠粘劑來說，其主劑分子量較大，初粘性能較好，兩組分的用量可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，NCOOH摩爾比可小于1或大于1的 數(shù)倍。當(dāng)NCO組分(固化劑)過量較多的場(chǎng)合，多異氰酸酯自聚形成堅(jiān)韌的膠粘層，適合于硬材料的粘接；在NCO組分用量少的場(chǎng)合，則膠層柔軟，可用于皮革、織物等軟材料的粘接。 雙組分聚氨酯膠粘劑自問世以來，由于具有性能可調(diào)節(jié)性、粘合強(qiáng)度大、粘接范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，已成為聚氨酯膠粘劑中品種最多、產(chǎn)量最大的產(chǎn)品。通用型雙組分聚氨酯膠粘劑用途 通用型雙組分聚氨酯膠粘劑可應(yīng)用于粘接金屬(如鋁、鐵、鋼等)、非金屬(如陶

5、瓷、木材、皮革、塑料等)以及不同材料之間的粘接。通用型雙組分聚氨酯膠粘劑大量用于制造電機(jī)上應(yīng)用的絕緣紙(聚酯薄膜-青殼紙復(fù)合)、紙塑復(fù)合(彩印紙-聚丙烯薄膜)、鐵板-聚氨酯泡沫體復(fù)合以及鬃刷的制造等，其他用途滲透到國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域。1. 機(jī)床導(dǎo)軌的維修 采用鑲嵌粘接塑料板法將塑料薄板粘在鑄鐵導(dǎo)軌上，制成塑料導(dǎo)軌，可解決機(jī)床導(dǎo)軌的磨損。用鐵錨-10l聚氨酯膠，按甲組分：乙組分=100：50(質(zhì)量份數(shù))配制膠液，在膠液中拌入直徑為0.1mm、長為20mm的細(xì)銅絲，使導(dǎo)軌與塑料板之間保持足夠空隙，不致使膠液全部擠出。塑料板和鑄鐵導(dǎo)軌兩個(gè)粘接面都需分別涂刷膠液兩次，第一次涂刷5min后再涂第二次，待15

6、-20min其膠層發(fā)粘有拉絲現(xiàn)象后，再將塑料板與導(dǎo)軌疊合，靠它的自身的重量加壓，因冬、夏溫差大，會(huì)引起塑料膨脹或收縮，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而裂開，因此固化溫度最好保持在20-25之間，固化時(shí)間1-2天。2.揚(yáng)聲器的粘接 揚(yáng)聲器振動(dòng)系統(tǒng)即紙盒、音圈和定位支架三者需粘在一起，特別是大功率揚(yáng)聲器振動(dòng)時(shí)振幅較大，故必須粘接牢固，因?yàn)橹苯雨P(guān)系到揚(yáng)聲器的使用壽命。特別是100mm以上的揚(yáng)聲器都用聚氨酯膠粘劑粘接。采用鐵錨-101聚氨酯膠粘劑按甲組分：乙組分=100：30-35(質(zhì)量份數(shù))配膠，使用后可達(dá)到預(yù)期效果。揚(yáng)聲器音圈的粘接，膠液是用甲組分：乙組分=100：25(質(zhì)量份數(shù))配制。3.在鬃刷產(chǎn)品上的應(yīng)用 通用型

7、雙組分聚氨酯膠粘劑是理想的鬃刷用膠粘劑。鬃刷的粘接是將鬃毛(豬鬃或尼龍鬃等)、木片(木材)及刷殼(馬口鐵)三者粘接起來，要求表面封閉l-2mm，又要求滲透6-9mm。常用膠液的配方為：甲組分100份、乙組分35份、滑石粉(160目)30份。將配制好的膠粘劑倒人刷殼內(nèi)或使用鬃刷灌膠機(jī)進(jìn)行灌封，灌封后晃動(dòng)刷頭使膠粘劑均勻，放置至干凝(轉(zhuǎn)入打毛不少于24h)。用該膠粘劑灌封后的刷鬃粘合強(qiáng)度大于130N，達(dá)到SG236-8l豬鬃漆刷標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定(98N)，若在丙酮中浸泡24h后不脫鬃、不松動(dòng)，則說明該膠符合要求。（2）鞋用聚氨酯的性能 鞋用聚氨酯粘合劑與其他聚氨酯粘合劑一樣，具有卓越的低溫性能、低的固化溫

8、度、優(yōu)良的柔性、耐沖擊性、對(duì)許多材料的浸潤性和粘接性。因此，它常用于要求常溫、快速固化以及柔軟性的場(chǎng)合，特別適用于粘接具有不同膨脹系數(shù)的異種材料。 制鞋用粘合劑的性能要求因鞋材、鞋型和粘接工藝的不同而異，但從整體而言，鞋用粘合劑應(yīng)具備下列性能： (1)對(duì)異種材質(zhì)、不同結(jié)晶性材質(zhì)具有足夠的粘接強(qiáng)度，是剝離強(qiáng)度要高； (2)粘接初粘性高，適應(yīng)制鞋生產(chǎn)線的要求；尤其是剝離強(qiáng)度要高； (3)施膠工藝簡便，易于操作，使用期可調(diào)，適應(yīng)制鞋生產(chǎn)線的需要； (4)具有適度的耐熱性、足夠的耐水性和粘接耐久性。鞋用聚氨酯粘合劑都能滿足以上的要求，其初粘性能比氯丁粘合劑要差些，但目前國內(nèi)外研究者都提出提高初粘性改進(jìn)

9、的方法，已基本解決。 （3）水性聚氨酯粘合劑 水性聚氨酯粘合劑具有低VOC含量、低或無環(huán)境污染、不燃等特點(diǎn)，是聚氨酯膠粘劑的重點(diǎn)發(fā)展方向。 聚氨酯粘合劑的多樣性為許多粘接難題都準(zhǔn)備了解決的方法，且特別適用于其他類型膠粘劑不能粘接或粘接有困難的地方。 此外，聚氨酯粘合劑還具有韌性可調(diào)節(jié)、粘合工藝簡便、極佳的耐低溫性能以及優(yōu)良的穩(wěn)定性等等特性。正是由于聚氨酯粘合劑這種優(yōu)良的粘接性能和對(duì)多種基材的粘接適應(yīng)性，使其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，在國內(nèi)外近年來成為發(fā)展最快的粘合劑。 聚氨酯粘合劑的用途 聚氨酯粘合劑是目前正在迅猛發(fā)展的聚氨酯樹脂的一個(gè)重要組成部分，具有優(yōu)異的性能，在許多方面都得到了廣泛的應(yīng)用，是八大

10、合成粘合劑中的重要品種之一。 聚氨酯粘合劑具備優(yōu)異的抗剪切強(qiáng)度和抗沖擊特性，適用于各種結(jié)構(gòu)性粘合領(lǐng)域，并具備優(yōu)異的柔韌特性。聚氨酯粘合劑具備優(yōu)異的橡膠特性，能適應(yīng)不同熱膨脹系數(shù)基材的粘合，它在基材之間形成具有軟-硬過渡層，不僅粘接力強(qiáng)，同時(shí)還具有優(yōu)異的緩沖、減震功能。聚氨酯粘合劑的低溫和超低溫性能超過所有其他類型的粘合劑。聚氨酯粘合劑的多樣性為許多粘接難題都準(zhǔn)備了解決的方法，且特別適用于其他類型粘合劑不能粘接或粘接有困難的地方。（1）生活用品中的應(yīng)用 與塑料薄膜具有良好接著性的聚氨酯樹脂被用作食品包裝用膠粘劑。還有在 凈水器的密封材、尿布及生理用品等方面的應(yīng)用，作為各種鞋的膠黏劑發(fā)揮著舉足輕重

11、的作用。圖1 供應(yīng)食品包裝用聚氨酯粘合劑圖2 水性鞋用聚氨酯粘合劑圖3 防靜電鞋用聚氨酯膠粘劑 （2）電子用品 促進(jìn)電子工業(yè)的發(fā)展也是聚氨酯的使命。具有優(yōu)良耐磨耗性及附著性的聚氨酯膠粘劑在錄音/錄像帶、電腦用磁盤及IC卡和電子乘車票等制造過程中，被作為各種記錄媒體磁性材料的粘接劑，使記錄密度得 到提高。此外，聚氨酯絕緣密封清漆被用于制造漆包線。紫外線（UV）固化型聚氨酯被制成光纖電纜。近年，聚氨酯膠粘劑還被應(yīng)用于移動(dòng)電話的印刷線路等方 面，并不斷地被進(jìn)一步開發(fā)應(yīng)用以適應(yīng)時(shí)代要求。圖4 紫外光固化聚氨酯在電子設(shè)備上的應(yīng)用圖5 聚氨酯絕緣密封清漆的應(yīng)用（3）鐵路建設(shè)上的應(yīng)用 無砟軌道鋪設(shè)（高鐵工程技術(shù)的發(fā)展方向）用膠將以國產(chǎn)聚氨酯膠粘劑產(chǎn)品為主,單軌每5米嵌入一個(gè)凸型擋臺(tái),每個(gè)擋臺(tái)兩邊各需灌注聚氨酯膠粘劑約17.8kg,每公里雙軌無砟軌道建設(shè)需聚氨酯灌封膠粘劑7噸以上。除了在鐵路