聚氨酯胶粘剂(
POlyurethane Adhesive)是指在分子链中含有氨基甲酸酯基团(-NHCOO-)或异氰酸
酯基(-NCO)的胶粘剂。
聚氨酯胶粘剂具有优异的性能,且应领域广泛。它分为多异氰酸酯和聚氨酯两大类。因含有极性很强、化学活泼性很高的异氰酸酯基(-NCO)和氨酯基(-NHCOO-),它与含有活泼氢的材料,如泡沫塑料、木材、皮革、织物、纸张、
陶瓷等多孔材料和金属、玻璃、橡胶、塑料等表面光洁的材料都有着优良的化学粘接力。而聚氨
酯与被粘接材料之间产生的氢健作用会使高分子内聚力增加。从而使粘接更加牢固。此外,
聚氨酯胶粘剂还具有韧性可调节、粘接工艺简便、极佳的耐低温性能以及优良的稳定性等特性,近年来,在国内外成为发展最快的胶粘剂。
聚氨酯胶粘剂发展的突出特点是适应环保、工业卫生、资源等政策法规的要求,进行了产业结构的调整,努力降低有机溶剂型产品的比重。
由于汽车工业的发展要求汽车构件轻量化,因此大量采用塑料零部件,特别是高强度的ERP(
玻璃纤维增加塑料)和SMC(片状模塑材料),而塑料零部件需用聚氨
酯结构胶和密封胶进行粘接装配。
在建筑行业中,由于聚氨酯密封胶对各种建筑材料都具有良好的粘接性,且价格比有机硅与聚硫密封胶便宜,因此从90年代开始,聚氨
酯密封胶超过有机硅与聚硫密封胶而占据主导地位。
为了适应自动化装配线的要求,胶粘剂的固化速度必须大幅度提高。通过近年来的努力,开发了一些新的胶种,如快速反应性聚氨
酯胶、辐射或紫外固化胶及反应
热熔胶等,可使
聚氨酯胶粘剂的固化速度成倍加快。同时还注重施胶工艺和工具方面的开发。
我国聚氨酯胶粘剂的技术发展动态——多异氰酸酯胶粘剂,多异氰酸酯胶粘剂是由多异氰酸
酯单体或其低分子衍生物组成的胶粘剂,是
聚氨酯胶粘剂中的早期产品,属于反应型胶粘剂,粘接强度高,适用于金属与橡胶、纤维等的粘接。但由于含有较多的游离异氰酸根基团,对潮气敏感,有毒性且通常含有机溶剂,因此较少以单体形式单独使用,而是将它混入橡胶类胶粘剂或用作交联剂。其主要品种有三异氰酸酯胶粘剂、四异氰酸酯胶粘剂、多异氰酸
酯胶粘剂、三羟甲基丙烷-
TDI加成物等。其工艺比较成熟,我国与先进国家的差距也较小。
我国聚氨酯胶粘剂的技术发展动态:双组分聚氨
酯胶粘剂。这是
聚氨酯胶粘剂中最重要的一类,用途广、用量大。
为降低溶剂型聚氨
酯胶的危害性,欧洲近年来提出了"绿色"溶剂的概念,即使用那些毒性不大,或可以生物分解,因而已从毒性释放性物质(TRI)和有机挥发物(VOC)名单中去除的溶剂,如丙
酮、双戊烯、乳酸乙
酯、乙醇等。如美国Morton公司开发的以聚
醚多元醇为基础的HAS系列胶粘剂即为以乙
醇为主溶剂的混合溶剂型("绿色"溶剂)胶粘剂。利用溶液法制备聚氨
酯胶粘剂的工艺技术近年来仍在不断改进,如先加少量溶剂,在接近本体状态下反应,随着反应混合物粘度的增加分批补加溶剂;加新型
催化剂,反应中止剂和贮存稳定剂,对溶剂的水分和其他有害杂质进行脱除处理等,不仅可大大缩短反应时间,还可制得粘度批间稳定性和贮存稳定性都非常优良的产品。溶剂型
聚氨酯胶粘剂可用于食品包装、鞋底粘接、纸塑复合、土木建筑及超低温条件下应用等。
双组分无溶剂
聚氨酯胶粘剂一般为低分子质量的多元醇和多异氰酸
酯,或端NCO预聚物和多元
醇或多元
胺。在国外70年代初就已用于汽车的发动机罩、后货箱盖等的粘接。近年来特别用于汽车ERP部件和金属的粘接,如SMC车身板、顶盖、行李箱盖、挡泥板、测护条、挡见玻璃、缓冲器等的粘接,以及船舶、容器、工业器材、体育服务器等ERP材料的粘接。与
环氧胶粘剂相比,具有柔韧性、可吸收应力、对多种基材粘接性好等优点。近年来已出现多种商品牌号,如美国Pierce&Sterens公司的Hybond J 9625系列单组分湿固化胶,可用于复合板、天花板、地板等的粘接。美国Conpro Tec公司的Utalane 5774A/B,可用于修补飞机舱板的裂缝。
无溶剂反应性
聚氨酯胶粘剂的发展趋势是提高固化速度以及初粘性,做到不用底涂剂,防止气泡的产生(特别对湿固化型)。近年来研究开发出一种聚氨酯、丙烯酸
酯接枝或共混并与
聚苯乙烯形成互穿网络的改性聚氨酯结构胶。此胶粘剂主链为聚氨酯,有很好的柔韧性,又结合了丙烯酸
酯耐候性和苯乙烯的韧性和热固性等性能。其固化物耐热、耐水,特别适用于船舶结构的粘接(例如英国Scott Bader公司开发的该系列胶粘剂);