2021涂料與膠粘劑之八聚氨酯膠粘劑PPT優(yōu)秀資料

1、2021涂料與膠粘劑之八聚氨酯膠粘劑PPT優(yōu)秀資料2021涂料與膠粘劑之八聚氨酯膠粘劑PPT優(yōu)秀資料Contents7.1 概述7.2 聚氨酯膠粘劑原料7.3 異氰酸酯的主要化學(xué)反響7.4 聚氨酯樹脂的合成7.5 聚氨酯的固化與膠接機(jī)理7.6 木材工業(yè)用水性聚氨酯膠粘劑Contents7.1 概述 聚氨酯膠粘劑(Polyurethane Adhesive)是指在分子鏈中含有氨基甲酸酯基團(tuán)(-NHCOO-)和/或異氰酸酯基(-NCO)的膠粘劑。它具有優(yōu)異的性能，且應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。德國Bayer公司的聚氨酯膠粘劑專家Gunter Festel指出：聚氨酯膠粘劑的多樣性幾乎為每一種粘接難題都準(zhǔn)備了解決

2、的方法。 1849年德國化學(xué)家Wurts用烷基硫酸鹽與氰酸鉀進(jìn)展復(fù)分解反響，首次合成了脂肪族異氰酸酯化合物；1850年德國化學(xué)家Hoffman用二苯基甲酰胺合成了苯基異氰酸酯；1884年，entschel用胺或胺鹽與光氣反響合成了異氰酸酯，成為工業(yè)上合成異氰酸酯的方法。 7.1 概述 聚氨酯膠粘劑(Polyurethane Adhesi 目前合成異氰酸酯的方法雖有27種之多，100多年來，工業(yè)化合成異氰酸酯的方法仍是伯胺光氣法，近年來硝基化合物和一氧化碳在高溫高壓催化下合成異氰酸酯的方法有望成為新的工業(yè)化方法。 1937年，德國化學(xué)家Bayer聚氨酯工業(yè)的奠基人，發(fā)現(xiàn)異氰酸酯能與含活潑氫的化合

3、物發(fā)生反響，如二異氰酸酯與二元胺反響能制成有強(qiáng)度的聚合物，從而奠定了聚氨酯化學(xué)根底，并首次利用異氰酸酯與多元醇化合物制得聚氨酯樹脂。 7.1 概述 目前合成異氰酸酯的方法雖有27種之多，100 二戰(zhàn)期間，拜耳公司用三苯基甲烷三異氰酸酯膠接金屬和合成橡膠，應(yīng)用于坦克的履帶上，使聚氨酯膠粘劑首次工業(yè)化。還首先以三異氰酸酯和聚酯多元醇為原料開發(fā)了系列雙組分溶劑型聚氨酯膠粘劑。為聚氨酯膠粘劑工業(yè)的開展奠定了根底。美國1953年引進(jìn)德國技術(shù)，開發(fā)了以蓖麻油和聚醚多元醇為原料的聚氨酯膠粘劑。1968年，Goodyear公司開發(fā)了無溶劑型聚氨酯構(gòu)造膠粘劑“Pliogrip，并成功地應(yīng)用于汽車用玻璃纖維增強(qiáng)塑

4、料的膠接。1978年又開發(fā)了單組分濕固化型聚氨酯膠粘劑，1984年美國市場上又出現(xiàn)了反響型熱熔聚氨酯膠粘劑。7.1 概述 二戰(zhàn)期間，拜耳公司用三苯基甲烷三異氰酸酯膠接 日本于1954年引進(jìn)德國和美國聚氨酯技術(shù)，1960年生產(chǎn)聚氨酯原料，1966年開場生產(chǎn)聚氨酯膠粘劑。1975年日本光洋公司開發(fā)成功“乙烯類聚氨酯水性膠粘劑，于1981年投入工業(yè)化生產(chǎn)。目前日本聚氨酯膠粘劑的研究與生產(chǎn)十分活潑，與美國、西歐一起成為聚氨酯生產(chǎn)、出口大國。 7.1 概述 日本于1954年引進(jìn)德國和美國聚氨酯技術(shù)，1960年優(yōu) 點(diǎn) 聚氨酯膠粘劑因含有化學(xué)活潑性很高的異氰酸酯基和氨酯基，它與含有活潑氫的材料，如泡沫塑料、

5、木材、皮革、織物、紙張、陶瓷等多孔材料和金屬、玻璃、橡膠、塑料等外表光潔的材料都有著優(yōu)良的化學(xué)膠接力。 調(diào)節(jié)樹脂的配方可控制分子鏈中軟段與硬段比例及構(gòu)造，制成不同硬度和伸長率的膠粘劑。 可加熱固化，也可以室溫固化。7.1.1 聚氨酯膠粘劑的特點(diǎn)優(yōu) 點(diǎn)7.1.1 聚氨酯膠粘劑的特點(diǎn) 固化屬于加聚反響，沒有副產(chǎn)物產(chǎn)生，因此不易使膠合層產(chǎn)生缺陷。 低溫和超低溫性能特別優(yōu)良，超過所有其他類型的膠粘劑。其膠合層可在-196 ，甚至-253 下使用。 具有良好的耐磨、耐水、耐油、耐溶劑、耐化學(xué)藥品、耐臭氧及防霉菌等性能。缺 點(diǎn)在高溫、高濕下易水解而降低膠合強(qiáng)度。7.1.1 聚氨酯膠粘劑的特點(diǎn) 固化屬于加聚

6、反響，沒有副產(chǎn)物產(chǎn)生，因此不易使膠合層產(chǎn)生缺7.1.2 聚氨酯膠粘劑的分類 聚氨酯膠粘劑的類型和品種很多，其分類方法也很多，一般可按照反響組成、溶劑形態(tài)、包裝、用途、固化方式等方法分類。1、 按照用途進(jìn)行分類 通用型聚氨酯膠粘劑、食品包裝用聚氨酯膠粘劑、鞋用聚氨酯膠粘劑、木材加工用聚氨酯膠粘劑、建筑用聚氨酯膠粘劑、結(jié)構(gòu)用聚氨酯膠粘劑等。7.1.2 聚氨酯膠粘劑的分類 聚氨酯膠粘劑的類型和2、按照反響組分進(jìn)展分類7.1.2 聚氨酯膠粘劑的分類 多異氰酸酯膠粘劑 （單體膠粘劑） 含異氰酸酯基聚氨酯膠粘劑 主要組成含異氰酸酯基聚氨酯預(yù)聚體，多異氰酸酯和多羥基化合物的反應(yīng)生成物。是聚氨酯膠粘劑中最重要

7、的一部分，有單組分、雙組分、溶劑型、無溶劑型等類型。 含羥基聚氨酯膠粘劑 含羥基的線型聚氨酯聚合物，由二異氰酸酯與二官能度的聚酯或聚醚反應(yīng)生成。屬雙組分膠粘劑。2、按照反響組分進(jìn)展分類7.1.2 聚氨酯膠粘劑的分類 3、按照溶劑形態(tài)進(jìn)展分類 溶劑型聚氨酯膠粘劑 水性聚氨酯膠粘劑 乳液膠粘劑 無溶劑型聚氨酯膠粘劑 活性溶劑，固體型，熱熔膠等7.1.2 聚氨酯膠粘劑的分類3、按照溶劑形態(tài)進(jìn)展分類 溶劑型聚氨酯膠粘劑7.1.2 4、按照組分進(jìn)展分類 單組分聚氨酯膠粘劑 雙組分聚氨酯膠粘劑 API、醇+預(yù)聚體7.1.2 聚氨酯膠粘劑的分類 熱固性聚氨酯膠粘劑 常溫固化型聚氨酯膠粘劑 濕固化型聚氨酯膠粘

8、劑 紫外光固化型聚氨酯膠粘劑5、按照固化方式進(jìn)行分類 4、按照組分進(jìn)展分類 單組分聚氨酯膠粘劑7.1.2 聚氨7.2 聚氨酯膠粘劑的原料7.2 聚氨酯膠粘劑的原料 無論是異氰酸酯膠粘劑，還是聚氨基甲酸酯膠粘劑，都需要異氰酸酯單體。異氰酸酯Isocyanate是一大類含有異氰酸基N=C=O的有機(jī)化合物。異氰酸酯基由于其累積雙鍵和碳原子兩邊的電負(fù)性很大的氮氧原子作用，使之具有很高的反響活性，能與絕大多數(shù)含活潑氫的物質(zhì)發(fā)生反響。 7.2.1 異氰酸酯 無論是異氰酸酯膠粘劑，還是聚氨基甲酸酯膠粘劑，都需要 常用的異氰酸酯主要有芳香族類和脂肪類兩種。芳香族類的主要有：TDI2, 4甲苯二異氰酸酯或2,

9、6甲苯二異氰酸酯、MDI二苯基甲烷- 4, 4二異氰酸酯、NDI 1, 5萘二異氰酸酯、PAPI多亞甲基多苯基多異氰酸酯等。7.2.1 異氰酸酯 常用的異氰酸酯主要有芳香族類和脂肪類兩種。芳香族類脂肪/環(huán)族類7.2.1 異氰酸酯HDI 六亞甲基二異氰酸酯HMDI 二環(huán)己基甲烷-4,4-二異氰酸酯IPDI 異佛爾酮二異氰酸酯 CHDI 1,4環(huán)己烷二異氰酸酯HXDI 環(huán)己烷二亞甲基二異氰酸酯HTDI 甲基環(huán)己基二異氰酸酯脂肪/環(huán)族類7.2.1 異氰酸酯HDI 六亞甲基二異氰酸酯7.2.1 異氰酸酯芳香族甲苯-2,4-二異氰酸酯 甲苯-2,6-二異氰酸酯TDI MDI 二苯基甲烷二異氰酸酯 NDI

10、 萘二異氰酸酯 TODI 二甲基聯(lián)苯二異氰酸酯PPDI 對苯二異氰酸酯PAPI 多亞甲基多苯基異氰酸酯7.2.1 異氰酸酯芳香族甲苯-2,4-二異氰酸酯 7.2.2 聚酯多元醇 大局部為二官能度。 一般要求酸值為0.3-0.5mgKOH/g為宜。聚酯多元醇易于吸濕，貯運(yùn)應(yīng)防止大氣中水分進(jìn)入。為了減少可逆反響，溫度不應(yīng)超過120 。 7.2.2 聚酯多元醇 大局部為二官能度。7.2.3 聚醚多元醇是端羥基的齊聚物，主鏈上的烴基由醚鍵連接。是以低分子量的多元醇、多元胺或含活潑氫的化合物為起始劑，與氧化烯烴在催化劑作用下開環(huán)聚合而成。7.2.3 聚醚多元醇是端羥基的齊聚物，主鏈上的烴基由醚鍵連7.2

11、.4 催化劑 主要需用NCO/OH反響催化劑和NCO/H2O反響催化劑。1有機(jī)錫類催化劑 此類催化劑催化NCO/OH反響比催化NCO/H2O反響強(qiáng)，聚氨酯膠粘劑制備時大多采用此類催化劑。2叔胺類催化劑 此類催化劑對促進(jìn)與水的反響特別有效。 一般用于制備聚氨酯泡沫塑料，發(fā)泡型聚氨酯膠粘劑以及低溫固化型、潮氣固化型聚氨酯膠粘劑。7.2.4 催化劑 主要需用NCO/OH反響催化劑7.2.5 溶劑為了調(diào)整聚氨酯膠粘劑的粘度，便于工藝操作，在聚氨酯膠粘劑的制備或使用過程中，經(jīng)常要采用溶劑。 聚氨酯膠粘劑用的有機(jī)溶劑必須是“氨酯級溶劑，根本上不含水、醇等活潑氫的化合物。聚氨酯膠粘劑用的溶劑純度比一般工業(yè)品

12、高。聚氨酯膠粘劑采用的溶劑通常包括酮類如甲乙酮、丙酮、芳香烴甲苯、二甲基甲酰胺、四氫呋喃等。溶劑的選擇可根據(jù)聚氨酯分子與溶劑的溶解原那么：溶度參數(shù)相近、極性相似以及溶劑本身的揮發(fā)速度等因素來確定。7.2.5 溶劑為了調(diào)整聚氨酯膠粘劑的粘度，便于工藝操作， 聚氨酯膠粘劑常用溶劑物理性質(zhì)溶 劑溶度參數(shù)SP沸點(diǎn)， 相對密度折射率甲苯8.85110.60.8661.4967二甲苯8.79135-1450.860丙酮9.4156.50.78991.3591甲乙酮9.1979.60.80611.3790環(huán)己酮10.05155.60.94781.4507四氫呋喃9.1566.00.88921.4070二氧六

13、環(huán)10.24101.11.03291.4175二甲基甲酰胺12.09153.00.94451.4269注：聚氨酯溶度參數(shù)SP為10。 聚氨酯膠粘劑常用溶劑物理性質(zhì)溶 劑溶度參數(shù)SP沸點(diǎn)7.3 異氰酸酯主要化學(xué)反響 7.3 異氰酸酯主要化學(xué)反響 7.3.1 異氰酸酯與活潑氫化合物的加成反響異氰酸酯基N=C=O是一個高度的不飽和基，對許多化合物有很高的活性，加成反響很容易進(jìn)展。當(dāng)N=C=O與親核試劑如醇類、酚類、胺類、酸類、水以及次甲基化合物反響時，這些含活潑氫的親核試劑很容易向正碳離子進(jìn)攻而完成加成反響。從鍵能的角度看，由于N=C的鍵能小于C=O的鍵能，因此，一般加成反響都發(fā)生在碳氮之間的位置上

14、。理論上講，異氰酸酯能與任何含活潑氫的物質(zhì)發(fā)生反響，但由于含活潑氫物質(zhì)的化學(xué)構(gòu)造、活潑氫的類型及該類化合物的性質(zhì)等差異，使得反響呈現(xiàn)多樣性。對聚氨酯膠粘劑較有意義的反響主要是與含羥基化合物、含胺基化合物及水的反響。7.3.1 異氰酸酯與活潑氫化合物的加成反響異氰酸酯基1、 異氰酸酯與羥基化合物的反響 異氰酸酯與聚醚多元醇、聚酯多元醇等反響生成氨基甲酸酯。是聚氨酯合成中最常見的反響。7.3.1 異氰酸酯與活潑氫化合物的加成反應(yīng)1、 異氰酸酯與羥基化合物的反響 異氰酸酯與聚醚多元醇2、 異氰酸酯與含胺基化合物的反響 多異氰酸酯和胺類反應(yīng)速度很快，這是胺類化合物作為聚氨酯膠粘劑固化劑的化學(xué)基礎(chǔ)。 所

15、以，胺類化合物常被用來作聚氨酯膠粘劑的交聯(lián)固化劑。7.3.1 異氰酸酯與活潑氫化合物的加成反應(yīng)2、 異氰酸酯與含胺基化合物的反響 多異氰酸酯和3、異氰酸酯與水反響 異氰酸酯與水反響先生成不穩(wěn)定的氨基甲酸，氨基甲酸分解成胺和二氧化碳。在過量異氰酸酯存在下，進(jìn)一步反響生成取代脲。 此反應(yīng)是聚氨酯預(yù)聚體濕固化膠粘劑的基礎(chǔ)。7.3.1 異氰酸酯與活潑氫化合物的加成反應(yīng)3、異氰酸酯與水反響 異氰酸酯與水反響先生成不穩(wěn)定的氨基甲 異氰酸酯與水混合時會產(chǎn)生大量的二氧化碳?xì)怏w和取代脲。對于木材膠接，適量的異氰酸酯與水反響，到達(dá)擴(kuò)鏈的作用，有益于增加樹脂的內(nèi)聚能，從而提高膠接強(qiáng)度。在使用多異氰酸酯單體作為膠粘劑

16、或低相對分子質(zhì)量異氰酸酯預(yù)聚體膠粘劑時，這一反響尤為重要，否那么將會使膠接強(qiáng)度降低。 過多的異氰酸酯基與水反響使膠層產(chǎn)生氣泡，膠接強(qiáng)度大大下降，或者使膠粘劑中的游離異氰酸酯基過多地消耗，導(dǎo)致膠粘劑與木材的化學(xué)結(jié)合大大降低，也使膠接效果大大降低；在貯存時，水分與異氰酸酯膠粘劑反響生成的取代脲不溶于體系，而產(chǎn)生沉淀，嚴(yán)重時使之凝膠。因此，異氰酸酯膠粘劑在使用和貯存時，應(yīng)該防止與水或潮氣接觸。7.3.1 異氰酸酯與活潑氫化合物的加成反應(yīng)3、異氰酸酯與水反響 異氰酸酯與水混合時會產(chǎn)生大量的二氧化碳?xì)怏w和取代脲。4、與含有羧基的化合物反響 異氰酸酯與含有羧基的化合物反響，先生成混合羧酸酐，然后分解放出二

17、氧化碳而生成相應(yīng)的酰胺。7.3.1 異氰酸酯與活潑氫化合物的加成反應(yīng)4、與含有羧基的化合物反響 異氰酸酯與含有羧基的化合5、與氨基甲酸酯的反響 異氰酸酯與氨基甲酸酯反響生成脲基甲酸酯。此反響在沒有催化劑情況下，一般需在120140之間才能反響。 7.3.1 異氰酸酯與活潑氫化合物的加成反應(yīng)5、與氨基甲酸酯的反響 異氰酸酯與氨基甲酸酯反響生成不同活潑氫基團(tuán)與異氰酸酯反響活性比較基團(tuán)速率常數(shù)/10-4 L(mols)-1活化能（kJ/mol）25 80 芳香胺10-20伯羥基2-43033.5-37.7仲羥基11541.9叔羥基0.01水0.4646.1酚0.01脲2羧酸2不同活潑氫基團(tuán)與異氰酸酯

18、反響活性比較基團(tuán)速率常數(shù)/10-47.3.2 異氰酸酯的自聚合反響異氰酸酯化合物在一定條件下能自聚形成二聚體、三聚體等。 三聚體二聚體 通過研究異氰酸酯化學(xué)，可以看出異氰酸酯的反應(yīng)活性很高，能與許多物質(zhì)反應(yīng)，作為膠粘劑時，這是它的一個優(yōu)點(diǎn)，但是在制備和貯存中，卻要避免它們之間的反應(yīng)?？刹捎玫拇胧┯校哼x擇氨酯級化學(xué)試劑、對反應(yīng)物進(jìn)行脫水處理、反應(yīng)體系進(jìn)行氮?dú)獗Ｗo(hù)等。7.3.2 異氰酸酯的自聚合反響異氰酸酯化合物在一定條件下能7.4 聚氨酯樹脂的合成7.4 聚氨酯樹脂的合成 在聚氨酯膠粘劑中，除了單體異氰酸酯膠粘劑外，其他種類的聚氨酯膠粘劑都需要經(jīng)過聚合反響形成聚氨酯樹脂。象其他聚合物一樣，各種類

19、型的聚氨酯的性質(zhì)首先依賴于分子量、交聯(lián)度、分子間力的效應(yīng)、鏈節(jié)的軟硬度以及規(guī)整性。 7.4 聚氨酯樹脂的合成 在聚氨酯膠粘劑中，除了單體異氰酸酯膠粘劑外，其他種類7.4 聚氨酯樹脂的合成 聚氨酯的合成有多種途徑，但廣泛應(yīng)用的是二元、多元異氰酸酯與末端含羥基的聚酯多元醇或聚醚多元醇進(jìn)展反響。當(dāng)只用雙官能團(tuán)反響物時，可以制成線型聚氨酯。7.4 聚氨酯樹脂的合成 聚氨酯的合成有多種 假設(shè)用含OH或含NCO組分的官能度是三或更多，那么生成有支鏈或交聯(lián)的聚合物。最普通的交聯(lián)反響是多異氰酸酯與三官能度的多元醇反響的交聯(lián)構(gòu)造。7.4 聚氨酯樹脂的合成 假設(shè)用含OH或含NCO組分的官能度是三或更多，那1951

20、年，Deppe最先用異氰酸酯膠接刨花板，1975年德國生產(chǎn)出第一批異氰酸酯刨花板?？扇榛酆螹DI的出現(xiàn)，可使異氰酸酷膠粘劑通過水介質(zhì)施加到基材中。聚氨酯膠粘劑常用溶劑物理性質(zhì)當(dāng)N=C=O與親核試劑如醇類、酚類、胺類、酸類、水以及次甲基化合物反響時，這些含活潑氫的親核試劑很容易向正碳離子進(jìn)攻而完成加成反響。涂料與膠粘劑之八聚氨酯膠粘劑是端羥基的齊聚物，主鏈上的烴基由醚鍵連接。PAPI 多亞甲基多苯基異氰酸酯5mgKOH/g為宜。PAPI 多亞甲基多苯基異氰酸酯另一組分是固化劑如胺類化合物或者含羥基化合物，或者同時存在。等人報(bào)道了一種可乳化的聚合MDI產(chǎn)品，未透露分子構(gòu)造，估計(jì)是MDI經(jīng)改性而得

21、。4、試述聚氨酯膠粘劑的膠接機(jī)理，與木材膠接產(chǎn)生膠接力的主要原因是什么？異氰酸酯化合物在一定條件下能自聚形成二聚體、三聚體等。水溶性高分子通常采用局部皂化的聚乙烯醇，也使用脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂等熱固性樹脂和聚丙烯酸。一般用于制備聚氨酯泡沫塑料，發(fā)泡型聚氨酯膠粘劑以及低溫固化型、潮氣固化型聚氨酯膠粘劑。為了調(diào)整聚氨酯膠粘劑的粘度，便于工藝操作，在聚氨酯膠粘劑的制備或使用過程中，經(jīng)常要采用溶劑。聚氨酯的構(gòu)造對性能的影響 聚氨酯可看作是含軟鏈段和硬鏈段的嵌段共聚物。軟段由低聚物多元醇組成，硬段由多異氰酸酯或其與小分子擴(kuò)鏈劑組成。 聚酯型PU具有較高的強(qiáng)度、硬度、粘附力、抗熱氧化性；聚醚型PU具有較

22、好的柔順性，優(yōu)越的低溫性能，較好的耐水性；聚酯和聚醚中側(cè)基越小、醚鍵或酯鍵之間亞甲基數(shù)越多、結(jié)晶性軟段分子量越高， PU結(jié)晶性越高，機(jī)械強(qiáng)度和膠接強(qiáng)度越大。1951年，Deppe最先用異氰酸酯膠接刨花板，1975年德 對稱性的二異氰酸酯MDI制備的PU具有較高的模量和撕裂強(qiáng)度；芳香族異氰酸酯制備的PU強(qiáng)度較大，抗熱氧化性能好； 二元胺擴(kuò)鏈的PU具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、模量、粘附性和耐熱性，且較好的低溫性能。聚氨酯的構(gòu)造對性能的影響 對稱性的二異氰酸酯MDI制備的PU具有較高的模量7.5 聚氨酯的固化和膠接機(jī)理7.5 聚氨酯的固化和膠接機(jī)理7.5.1 聚氨酯的固化 單組分預(yù)聚體膠可常溫濕固化。因預(yù)聚

23、體是帶有-NCO的彈性體高聚物，遇空氣中的H2O反響生成含有-NH2的高聚物，并進(jìn)一步與-NCO反響生成含有脲基的高聚物。 這種濕固化型不需其它組分，使用方便，具有一定的強(qiáng)度和韌性。由于濕固化，膠層中有氣泡產(chǎn)生，NCO含量越高，氣泡越多，因此預(yù)聚體的NCO含量不能過高。此外，膠接強(qiáng)度受濕度影響很大，濕度以4090%之間為宜。1、單組分預(yù)聚體膠的固化 7.5.1 聚氨酯的固化 單組分預(yù)聚體膠可常溫2、雙組分預(yù)聚體膠固化 一組分是端基含有-NCO的預(yù)聚體或者多異氰酸酯單體；另一組分是固化劑如胺類化合物或者含羥基化合物，或者同時存在。一般胺類比醇類活性大，采用不同固化劑可以調(diào)節(jié)固化時間并獲得不同性能

24、的聚氨酯。 當(dāng)預(yù)聚體-NCO含量高時，可用低分子二元醇或端基含OH的聚酯、聚醚與固化劑并用，以改善預(yù)聚體膠的彈性。當(dāng)預(yù)聚體-NCO含量低時，可以用多官能度的胺類或醇類，以獲得高度交聯(lián)的聚氨酯。7.5.1 聚氨酯的固化2、雙組分預(yù)聚體膠固化 一組分是端基含有-NCO的預(yù)聚7.5.2 聚氨酯膠粘劑的膠接機(jī)理 對固體材料進(jìn)展粘接必須滿足以下條件：1接觸角盡可能小，到達(dá)完全潤濕；2對基材外表進(jìn)展必要處理，去除“弱界面層，并賦予適當(dāng)?shù)拇植诙取?、金屬、玻璃、陶瓷等膠接 金屬、玻璃等物質(zhì)表面張力很高，屬于高能表面，其表面含有吸附水、羥基及其他極性基團(tuán)，異氰酸酯能與吸附水和羥基等活性點(diǎn)反應(yīng)形成共價鍵。同時異

25、氰酸酯膠粘劑中的氨基甲酸酯基、取代脲基等極性基團(tuán)，也會與這些基材表面上的極性基團(tuán)形成第二類化學(xué)鍵。除此之外，金屬還能與芳香族異氰酸酯基的苯環(huán)形成配位鍵。 7.5.2 聚氨酯膠粘劑的膠接機(jī)理 對固體材料進(jìn)展粘接必2、橡膠、塑料的膠接 樹脂中的溶劑會一定程度地溶漲橡膠和塑料的外表，異氰酸酯與濕氣反響生成取代脲或縮二脲構(gòu)造，并且在加熱條件下固化形成交聯(lián)構(gòu)造。 有些塑料本身含羰基、酯基聚酯類塑料、酰胺基聚酰胺塑料等極性基團(tuán)，或者基材外表被氧化而含有羰基、羥基等極性基團(tuán)，這些基團(tuán)的存在也會與異氰酸酯膠粘劑中的極性基團(tuán)作用，有益于膠接。7.5.2 聚氨酯膠粘劑的膠接機(jī)理2、橡膠、塑料的膠接 樹脂中的溶劑會

26、一定程度地溶漲橡3、木質(zhì)材料的膠接 木材中的主要成份為纖維素、半纖維素與木質(zhì)素，它們都含有大量的羥基，且木材中也含有一定量的水分。羥基和水容易與異氰酸酯基反響形成結(jié)實(shí)的氨酯基和脲基等化學(xué)鍵。 另外，木材由于生長與構(gòu)造的原因，是一種多孔性材料，膠粘劑容易滲入，形成機(jī)械膠接。因此異氰酸酯膠粘劑對其能形成結(jié)實(shí)的膠接。7.5.2 聚氨酯膠粘劑的膠接機(jī)理3、木質(zhì)材料的膠接 木材中的主要成份為纖維素、半纖維總的來說，聚氨酯膠接機(jī)理可以總結(jié)為：1異氰酸酯基與基材活潑氫反響形成化學(xué)鍵膠接；2異氰酸酯樹脂與基材含氧、氮等的大極性基團(tuán)形成氫鍵結(jié)合；3在多孔材料中形成機(jī)械膠接；4在橡膠和局部塑料形成過渡層膠接。 7

27、.5.2 聚氨酯膠粘劑的膠接機(jī)理總的來說，聚氨酯膠接機(jī)理可以總結(jié)為：7.5.2 聚氨酯膠粘劑膠層基材膠層過渡層基材 異氰酸酯化學(xué)鍵膠接機(jī)理示意圖 異氰酸酯機(jī)械膠接（左）和過渡層膠接（右）機(jī)理示意圖7.5.2 聚氨酯膠粘劑的膠接機(jī)理膠層膠層 異氰酸酯化學(xué)鍵膠接機(jī)理示意圖 異氰酸酯7.6 木材工業(yè)用水性異氰酸酯膠粘劑7.6 木材工業(yè)用水性異氰酸酯膠粘劑7.6 木材工業(yè)用水性異氰酸酯膠粘劑 二異氰酸酯作為各種聚氨酯制品的主要原料己有相當(dāng)長的歷史，但用于木材膠粘劑只是近幾十年的事。常用的異氰酸酯膠粘劑主要有以下幾種：1MDI或PMDI膠粘劑2聚合MDI乳液3水性乙烯基聚氨酯膠粘劑API4異氰酸酯復(fù)合木

28、材膠粘劑7.6 木材工業(yè)用水性異氰酸酯膠粘劑 二異氰酸7.6.1 MDI或PMDI膠粘劑1951年，Deppe最先用異氰酸酯膠接刨花板，1975年德國生產(chǎn)出第一批異氰酸酯刨花板。MDI是刨花板制造上業(yè)最常用的一異氰酸酯類，因其在室溫卜蒸汽壓低，使用平安，粘度小，且價格較其它類型的二異氰酸酯低。MDI能和木材組分中的經(jīng)基反響，在木材和膠層之間生成氨基甲酸酯共價鍵，同時和木材中的水分反響生成聚脲。據(jù)Wittman計(jì)算，參與鍵合的MDI約50%以上形成聚脲。 7.6.1 MDI或PMDI膠粘劑1951年，Deppe最先聚脲的生成增大了膠粘劑分子量的分布，產(chǎn)生較好的填縫性能；酰胺基團(tuán)及其進(jìn)一步與異氰酸

29、酯反響生成的氨酯基團(tuán)將加速固化反響。同時，木材和異氰酸酯共同構(gòu)成了一個自催化反響體系。與其它膠粘劑相比，MDI膠粘劑具有加壓時間短、膠層耐水和耐老化性能好等優(yōu)點(diǎn)，缺乏之處在于用MDI膠粘劑生產(chǎn)刨花板時易發(fā)生粘板，有毒性，且要求計(jì)量和泵送系統(tǒng)不能被水污染。7.6.1 MDI或PMDI膠粘劑聚脲的生成增大了膠粘劑分子量的分布，產(chǎn)生較好的填縫性能；酰胺聚氨酯乳液于1967年在市場上出現(xiàn)，1972年國外己有少量的試驗(yàn)產(chǎn)品出售，當(dāng)時未受到人們的重視。聚氨酯乳液是以水為介質(zhì)，因此使用時無毒、無公害，可杜絕大量有機(jī)溶劑。1972年RobertsonJ.R.等人報(bào)道了一種可乳化的聚合MDI產(chǎn)品，未透露分子構(gòu)造

30、，估計(jì)是MDI經(jīng)改性而得。該產(chǎn)品是一種能簡單地與水?dāng)嚢栊纬杉?xì)微顆粒的水性乳液，形成的低粘度乳液具有優(yōu)異的機(jī)械穩(wěn)定性?？扇榛木酆螹DI膠粘劑可以與水在一定的范圍內(nèi)混合而被稀釋，正常的稀釋比為50:50。可乳化MDI膠粘劑被水稀釋后粘度會增加，直到很難使用泵來傳送。這一段時間稱為適用期。7.6.2 聚合MDI乳液聚氨酯乳液于1967年在市場上出現(xiàn)，1972年國外己有少量的MDI乳液是水包油型，乳液粘度低，機(jī)械穩(wěn)定性好，適用期為2-3h。超過適用期，由于MDI與水逐漸反響生成脲，使其粘度增加，以至不能使用。不過，即使粘度增大到不能使用的程度，-NCO的含量仍能保持原有的90%，當(dāng)異氰酸酯濃度大于7

31、0%時，適用期縮短，升高溫度也會使適用期縮短。7.6.2 聚合MDI乳液MDI乳液是水包油型，乳液粘度低，機(jī)械穩(wěn)定性好，適用期為2-在人造板生產(chǎn)過程中，膠粘劑具有兒個小時的適用期就可以滿足大多數(shù)生產(chǎn)，如果需要大量的乳液，那么可采取將可乳化的聚合MDI與水在靜態(tài)混合器中連續(xù)乳化的方法?？扇榛酆螹DI的出現(xiàn)，可使異氰酸酷膠粘劑通過水介質(zhì)施加到基材中。用可乳化MDI代替MDI可改進(jìn)人造板生產(chǎn)工藝，解決了完全無水的計(jì)量和泵送系統(tǒng)的難題，且膠粘劑的毒性得到進(jìn)一步降低。7.6.2 聚合MDI乳液在人造板生產(chǎn)過程中，膠粘劑具有兒個小時的適用期就可以滿足大多將多異氰酸醋或其預(yù)聚體的有機(jī)溶液分散在醋酸乙烯乳液

32、、丙烯酸酯乳液、丁苯膠乳液等乙烯基聚合物乳液或聚乙烯醇、羥甲基纖維素的水溶液中而生成的水性膠粘劑，稱為水性乙烯基聚氨酯膠粘劑，又稱為水性高分子異氰酸酯膠粘劑(API)。7.6.3 水性乙烯基聚氨酯膠粘劑將多異氰酸醋或其預(yù)聚體的有機(jī)溶液分散在醋酸乙烯乳液、丙烯酸酯 和異氰酸酯乳液一樣，未受到保護(hù)的異氰酸酯基團(tuán)不能在水中穩(wěn)定地存在，參加異氰酸酯形成的水性乙烯基聚氨醋膠粘劑有一定的適用期，一般幾小時后就凝膠，失去使用價值，一般商業(yè)化的水性乙烯基聚氨酯膠粘劑是雙組分型膠粘劑，以水性乙烯基樹脂、填料或外表活性劑的混合物為主劑，以聚合MDI等具有2個以上NCO基團(tuán)的多異氰酸酯、溶劑或穩(wěn)定劑的混合物為交聯(lián)劑

33、。在使用前，將異氰酸酯溶液攪拌分散于主劑中。 7.6.3 水性乙烯基聚氨酯膠粘劑 和異氰酸酯乳液一樣，未受到保護(hù)的異氰酸酯基團(tuán)不能在水 交聯(lián)劑中的異氰酸醋基團(tuán)與水性高分子及木材等基材中所含有的活性氫基團(tuán)反響，得到結(jié)實(shí)的粘接層。異氰酸酯化合物及其預(yù)聚體在水中兒乎沒有溶解性，但它們能溶于有機(jī)溶劑，無須外加乳化劑，異氰酸酯溶液能在PVA水溶液或乙烯基合成樹脂乳液中很好地分散，在水分揮發(fā)過程及枯燥后，異氰酸酯與水性樹脂或水反響，產(chǎn)生耐水耐熱的固化物。7.6.3 水性乙烯基聚氨酯膠粘劑 交聯(lián)劑中的異氰酸醋基團(tuán)與水性高分子及木材等基材中所含1、API的原理 水性高分子異氰酸酯膠粘劑是由水溶性高分子PVA，

34、乳液SBR，EVA等，填料通常為碳酸鈣粉末為主要成分的主劑，和多官能團(tuán)的異氰酸酯化合物為主要成分的交聯(lián)劑所構(gòu)成。主劑與交聯(lián)劑混合后的體系，其根本構(gòu)造是以聚乙烯醇溶液為連續(xù)相，膠乳SBR，EVA為分散相。聚乙烯醇與異氰酸酯化合物交聯(lián)劑產(chǎn)生交聯(lián)反響、水與異氰酸基反響形成取代脲等結(jié)合鍵并分散在連續(xù)的聚乙烯醇相中，還有一局部未反響的異氰酸基存在于其中，因此在連續(xù)相中形成復(fù)雜的化學(xué)構(gòu)造。7.6.3 水性乙烯基聚氨酯膠粘劑1、API的原理 7.6.3 水性乙烯基聚氨酯膠粘劑組成 主劑：包括水溶性高分子，乳液和填料。水溶性高分子通常采用局部皂化的聚乙烯醇，也使用脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂等熱固性樹脂和聚丙烯酸。適量的乳液如聚苯乙烯丁二烯膠乳，聚丙烯酸酯乳液，乙酸乙