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什麽是聚氨酯粘合劑?(2017-8-26)
發布日期:2017年08月26日

什麽是聚氨酯粘合劑?


聚氨酯膠粘劑是指在分(fēn)子鏈中(zhōng)含有氨基甲酸酯基團(-NHCOO-)或異氰酸酯基(-NCO)的膠粘劑。聚氨酯膠粘劑分(fēn)爲多異氰酸酯和聚氨酯兩大(dà)類。多異氰酸酯分(fēn)子鏈中(zhōng)含有異氰基(-NCO)和氨基甲酸酯基(-NH-COO-),故聚氨酯膠粘劑表現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(wù)、紙(zhǐ)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良的化學粘接力。

聚氨酯膠粘劑是目前正在迅猛發展的聚氨酯樹(shù)脂中(zhōng)的一(yī)個重要組成部分(fēn),具有優異的性能,在許多方面都得到了廣泛的應用,是八大(dà)合成膠粘劑中(zhōng)的重要品種之一(yī)。
聚氨酯膠粘劑具備優異的抗剪切強度和抗沖擊特性,适用于各種結構性粘合領域,并具備優異的柔韌特性。
聚氨酯膠粘粘劑具備優異的橡膠特性,能适應不同熱膨脹系數基材的粘合,它在基材之間形成具有軟-硬過渡層,不僅粘接力強,同時還具有優異的緩沖、減震功能。 聚氨酯膠粘粘劑的低溫和超低溫性能超過所有其他類型的膠粘劑。

水性聚氨酯膠粘劑具有低VOC含量、低或無環境污染、不燃等特點,是聚氨酯膠粘劑的重點發展方向。


聚氨酯膠粘劑應用

聚氨酯膠粘劑是目前正在迅猛發展的聚氨酯樹(shù)脂中(zhōng)的一(yī)個重要組成部分(fēn),具有優異的性能,在許多方面都得到了廣泛的應用,是八大(dà)合成膠粘劑中(zhōng)的重要品種之一(yī)。
聚氨酯膠粘劑具備優異的抗剪切強度和抗沖擊特性,适用于各種結構性粘合領域,并具備優異的柔韌特性。
聚氨酯膠粘粘劑具備優異的橡膠特性,能适應不同熱膨脹系數基材的粘合,它在基材之間形成具有軟-硬過渡層,不僅粘接力強,同時還具有優異的緩沖、減震功能。聚氨酯膠粘粘劑的低溫和超低溫性能超過所有其他類型的膠粘劑。
水性聚氨酯膠粘劑具有低VOC含量、低或無環境污染、不燃等特點,是聚氨酯膠粘劑的重點發展方向。
聚氨酯膠粘劑的多樣性爲許多粘接難題都準備了解決的方法,且特别适用于其他類型膠粘劑不能粘接或粘接有困難的地方。
此外(wài),聚氨酯膠粘劑還具有韌性可調節、粘合工(gōng)藝簡便、極佳的耐低溫性能以及優良的穩定性等等特性。正是由于聚氨酯膠粘劑這種優良的粘接性能和對多種基材的粘接适應性,使其應用領域不斷擴大(dà),在國内外(wài)近年來成爲發展最快的膠粘劑。
1、汽車(chē)用聚氨酯膠粘劑
新型汽車(chē)結構中(zhōng)引入大(dà)量的輕質金屬、複合材料和塑料,造成汽車(chē)用膠粘劑和密封膠持續增長。在汽車(chē)上應用最爲廣泛的聚氨酯膠粘劑主要有裝配擋風玻璃用單組分(fēn)濕固化聚氨酯密封膠;粘接玻璃纖維增強塑料和片狀模塑複合材料的結構膠粘劑、内裝件用雙組分(fēn)聚氨酯膠粘劑及水性聚氨酯膠等。汽車(chē)内飾件也是膠粘劑用量增長的一(yī)個領域。在過去(qù)相當長的一(yī)段時間内,我(wǒ)國汽車(chē)制造業一(yī)直從國外(wài)進口聚氨酯擋風玻璃膠,直到“八五”期間,研制開(kāi)發這種膠才被列入國家重點科技攻關項目。汽車(chē)上應用廣泛的水性聚氨酯膠粘劑是指聚氨酯溶于水或分(fēn)散于水中(zhōng)而形成的膠粘劑。大(dà)多數水性聚氨酯是線性熱塑性聚氨酯,由于其塗膜沒有交聯,分(fēn)子質量較低,因而耐水性、耐溶劑性、膠膜強度等性能還較差,必須對其進行改性,以提高其性能。聚酯和丙烯酸的雜(zá)和分(fēn)散體(tǐ)與脲二酮和異氰脲酸酯配合,制備的汽車(chē)修補清漆,不需要高速攪拌設備,容易混合在一(yī)起,具有良好的粘附性能。
2、木材用聚氨酯膠粘劑
随着世界性森(sēn)林資(zī)源急劇減少和我(wǒ)國天然林資(zī)源保護工(gōng)程的實施,小(xiǎo)木材拼大(dà)闆就要求膠粘劑粘接強度和耐久耐候等性能優于木材本身。膠粘劑用量的多少,已成爲衡量木材工(gōng)業技術發展水平的标志(zhì)。過去(qù)人們用的木材膠粘劑多爲以甲醛爲主要原料的脲醛樹(shù)脂,酚醛樹(shù)脂和三聚氰氨甲醛樹(shù)脂,但由于遊離(lí)的甲醛存在,産品使用期間會逐漸向周圍散發甲醛氣體(tǐ),造成環境污染。木材加工(gōng)行業已開(kāi)始将目光投向新型的環保膠粘劑聚氨酯膠,以期減少對環境的污染。木工(gōng)行業使用的單組分(fēn)濕氣固化聚氨酯膠粘劑是液态的,在室溫下(xià)使用。通常其粘接強度高、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(fēn)聚氨酯膠粘劑在測試中(zhōng)所表現出的幹、濕強度均要好于酚醛膠粘劑。粘接前,在粘接基材表面塗布羟甲基間苯二酚(HMR)偶合劑可以提高粘接強度,HMR可以加強所有熱固型木材膠粘劑的粘接強度。當木材表面預塗HMR偶合劑時,單組分(fēn)聚氨酯膠粘劑的強度和耐久性可以滿足大(dà)部分(fēn)嚴格的測試要求。
3、鞋用聚氨酯膠粘劑
我(wǒ)國是一(yī)個制鞋大(dà)國,鞋用膠粘劑的發展經曆3代後,随着全球性環保意識的提高,以及石油危機的加劇,促使第4代環保無溶劑型和水基型鞋用粘膠劑的出現。近年來,水性聚氨酯的制備工(gōng)藝已日趨成熟。對于一(yī)些低極性鞋材如SBS等材質的粘接,聚氨酯膠粘劑的剝離(lí)強度達不到要求。通過添加增粘樹(shù)脂等進行改性,可開(kāi)發出具有結晶度高、結晶速度快、内聚強度大(dà)和剝離(lí)強度較理想的聚氨酯鞋用膠粘劑。
4、包裝用聚氨酯膠粘劑
軟包裝又(yòu)稱軟罐頭,以其輕質方便、保鮮期長、衛生(shēng)、易貯存運輸、易拆開(kāi)、垃圾量少及貨架效應良好等獨特的綜合性能,現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異的性能,可将不同性質的薄膜材料粘接在一(yī)起得到耐寒、耐油、耐藥品、透明、耐磨等各種性能的軟包裝用複合薄膜。目前在國内外(wài)市場中(zhōng),聚氨酯膠粘劑已經成爲軟包裝用複合薄膜加工(gōng)的主要膠粘劑。在國内膠粘劑市場中(zhōng),包裝用複合薄膜制造業中(zhōng),聚氨酯膠粘劑用量僅次于制鞋業而居第二位。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(zhōng)常用的聚氨酯熱熔膠又(yòu)可分(fēn)爲2類:1)熱塑性聚氨酯彈性體(tǐ)熱熔膠:2)反應型熱熔膠。熱塑性熱熔膠的主要缺點是粘度較高,故對塗布表觀質量的影響較大(dà)。反應型聚氨酯熱熔膠粘劑是在傳統熱熔膠基礎上發展起來的一(yī)類新型膠粘劑,它不僅有傳統熱熔膠初粘性好和後固化性能優的特點,又(yòu)具有聚氨酯的組成結構多變和性能調節範圍大(dà)的優點,對多種基材具有優良的粘接性能。另外(wài),在包裝用水性聚氨酯膠方面,由于乳化劑的使用或分(fēn)子中(zhōng)親水性離(lí)子基團的引入,使其耐水性降低,近年來,對提高其耐水性的研究已成爲熱點。同時由于水的熱容較大(dà),故如何提高其固含量從而提高其幹燥速度,也是目前亟待解決的問題之一(yī)。
5、建築用聚氨酯膠粘劑
聚氨酯膠粘劑除具有無毒、無污染、使用方便等優點,還具有其它膠粘劑無法比拟的優點,即優良的耐低溫、耐溶劑、耐老化、耐臭氧及耐細菌性能,在建築鋪裝材料的應用中(zhōng)發揮着重要作用[42]。廣泛應用于彈性橡膠地墊、硬質橡膠地磚和鋪設塑膠跑道運動場中(zhōng)。新型雙組分(fēn)聚氨酯膠粘劑突破傳統膠粘劑剪切強度與剝離(lí)強度的矛盾,可使兩者同時達到較高使用強度,在建築用鋼闆的粘接中(zhōng)體(tǐ)現出優異的性能,粘接牢固且不易産生(shēng)形變,而且室溫可調固化速度,使該聚氨酯膠在使用上方便易行,應用廣泛。聚氨酯膠粘劑在建築用PVC材料粘接,夾心闆生(shēng)産以及建築防水塗料中(zhōng)都得到廣泛使用。
6、油墨用聚氨酯粘接劑
水性油墨被列爲環境友好型印刷首選。常溫交聯水性聚氨酯膠粘劑可制得适合凹版印刷的單組分(fēn)聚氨酯水性油墨,該水性油墨高光耐水、強附着、幹性可調、色彩鮮豔、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(wù)材料具有廣泛的适應性。聚氨酯-聚丙稀酸酯作爲水性油墨的連接料,在油墨薄膜印刷品幹燥過程中(zhōng),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着牢度。
彩印行業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,選擇油墨的關鍵在于其應對這幾種基膜均具有良好的附着力。使用分(fēn)子中(zhōng)含有羟基的氯乙烯-丙烯酸羟乙酯共聚物(wù)與大(dà)分(fēn)子二元醇、小(xiǎo)分(fēn)子擴鏈劑、甲苯二異氰酸酯共同反應,可制得的新型聚氨酯膠粘劑,能有效地提高彩印油墨的品質。
7、書(shū)籍裝訂用聚氨酯膠粘劑
近20年來,在書(shū)籍裝訂中(zhōng),熱熔膠的應用已經獲得了迅猛發展。其原因主要是低價平裝書(shū)生(shēng)産有了驚人的增長,與此同時産生(shēng)了無線裝訂工(gōng)藝,由于EVA熱熔膠具有很好的粘接性和彈性,目前國内市場上使用的書(shū)籍裝訂熱熔膠絕大(dà)部分(fēn)爲EVA型熱熔膠。但EVA型熱熔膠價格昂貴,而且EVA型熱熔膠具有記憶性等缺點。聚氨酯熱熔膠則可彌補以上缺陷,該膠粘劑生(shēng)産工(gōng)藝簡單,成本低廉,膠粘劑的彈性、韌性好,粘接強度高,膠粘劑可以反複熔化使用,産品利用率高,具有更廣闊的應用前景。
8、鐵路建設上的應用
無砟軌道鋪設(高鐵工(gōng)程技術的發展方向)用膠将以國産聚氨酯膠粘劑産品爲主,單軌每5米嵌入一(yī)個凸型擋台,每個擋台兩邊各需灌注聚氨酯膠粘劑約17.8kg,每公裏雙軌無砟軌道建設需聚氨酯灌封膠粘劑7噸以上。除了在鐵路鋪設方面外(wài),高速列車(chē)的生(shēng)産對于聚氨酯膠粘劑的使用需求也大(dà)大(dà)增加,聚氨酯在車(chē)輛上承擔着玻璃粘接、地闆粘接、嵌縫填充、密封防水等各種必不可少的作用,在車(chē)輛上,按照動車(chē)組CRH3爲基礎,單節車(chē)廂用聚氨酯膠約84.07L折算約合爲109.3Kg,主要應用于車(chē)窗玻璃的粘接密封及部分(fēn)填充部位的密封。
9、其它
聚氨酯膠粘劑由于其優異的粘接特性,在航天器材的粘接、文物(wù)保護與修複、軍工(gōng)産業、文具用品、醫療衛生(shēng)等方面發揮越來越重要的作用。

聚氨酯膠粘劑以其優異的性能廣泛應用于各個領域,日漸成爲人類生(shēng)活中(zhōng)重要的合成材料。目前,世界聚氨酯膠粘劑工(gōng)業正向适應環境保護、安全衛生(shēng)、資(zī)源回收等方向發展。我(wǒ)國聚氨酯膠粘劑工(gōng)業也顯示了較快的增長勢頭,技術開(kāi)發也取得了很大(dà)的進展。随着聚氨酯用途的逐漸拓展和人類環保意識的不斷增強。


聚氨酯膠粘劑特點


高性能水性聚氨酯膠粘劑具有以下(xià)特點:
(1)耐水、耐介質性好。
(2)粘接強度高,初粘力大(dà)。
(3)良好的貯存穩定性。
(4)耐凍融,耐較高溫度。
(5)幹燥速度較快,低環境溫度下(xià)成膜性良好。
(6)施工(gōng)工(gōng)藝佳。
要達到以上幾點,除合成高性能水性聚氨酯外(wài),配膜助劑的選擇也尤爲重要。
聚氨酯預聚體(tǐ)的合成原料主要是低聚物(wù)多元醇和二異氰酸酯。低聚物(wù)多元醇通常分(fēn)爲聚醚多元醇和聚酯多元醇兩類,由聚醚多元醇制得的預聚體(tǐ)有良好的水解穩定性,較好的柔韌性和延伸性,且耐低溫性能好;而聚酯多元醇型預聚體(tǐ)内聚力大(dà),粘接強度高.

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