聚氨酯胶粘剂的性能特点与应用及其发展X　阎学政 毛桂洁(黑龙江省科学院石油化学研究所　哈尔滨　150040)　(黑龙江大学　哈尔滨150080) [摘　要]　本文较系统的阐述了国内外聚氨酯胶粘剂的性能特点,应用领域及其发展趋势。

[关键词]　聚氨酯树脂;胶粘剂;应用The Properties and it ′s Application of Poly urethane Adhesiv eYan Xuezheng(Petroch emistry Ins titu te of Heilongjiang Academy of Sciences ,Harbin 150040)M ao Guijie(H eilongj iang univ ersity ,H arbin 150080)Abs tract :the quality of polyurethane resin w as dis cus sed brifly.T he app lied fields and it ′s current developmen t trend w ere m ainly review ed in this paper. Key words :polyu rethane;adhesive;application1　前　言聚氨酯胶粘剂是分子键中含有异氰酸酯基(-N CO )及氨基甲酸酯基(-N H-COO -),具有很高的极性和活泼性的一类胶粘剂。

它极易与含有活泼氢化合物起作用,对多种材料具有极高的粘附性。

聚氨酯胶粘剂结构中又具有柔性分子键,它的耐振动性、耐冲击性和疲劳性能优良,耐水性也佳。

因此适用于防水材料。

聚氨酯胶粘剂的另一个重要的特点是耐低温性能好,比其它任何胶粘剂的耐寒性能都优异。

因此在各工业和民用领域都有其广泛的应用。

2　聚氨酯胶粘剂的性能特点聚氨酯胶粘剂具有如下性能特点:(1)聚氨酯结构中含有极性的异氰酸酯基(—NCO ),对各种材料都有较好的粘接强度。

(2)异氰酸基有很高的反应活性,能与含活泼氢的基因(—O H,—N H 2—CO O H 等)发生作用。

这种类型的胶粘剂可以制成双组份,也可以制成单组份。

能在室温下固化也可在加热下固化,应用非常广泛。

(3)聚氨酯胶粘剂有较好的韧性,可用于粘接软质材料和硬质材料。

(4)有良好的耐超低温性能,而且粘接强度随着温度的降低而提高,是超低温环境下理想的粘接材料和密封材料。

(5)耐溶剂性、耐油性、耐老化性能优良。

(6)性能的可设计特点。

通过改变羟基化合物的种类、分子量,异氰酸酯的种类等,聚酯、聚醚与异氰酸酯的比例以及改变羟基化合物或异氰酸酯官能团数目等进行分子设计,可以制成满足各种行业各种性能要求的高性能胶粘剂。

3　聚氨酯胶粘剂的应用领域3.1　制鞋工业领域聚氨酯胶粘剂在鞋类制造工业方面的应用已非常成功。

70年代以来国外胶粘注塑鞋发展迅速。

特别是高档鞋的质量要求极为严格,以前采用的氯丁胶粘剂,丁腈胶粘剂等已不能满足要求。

鞋用聚氨酯胶粘剂具有初始粘接强度高,粘接牢固,穿着可靠性高的特点;对聚氨酯微孔底、改性P V C 底、SBS 底、PV C 人造革、聚氨・234・Chemistry and Adh es ion №41996X 收稿日期:1996—03—06酯合成革,尼龙布橡塑微孔底等制鞋材料都能牢固的粘接,已成为鞋用胶粘剂的主要品种之一。

3.2　纺织服装工业领域软性聚氨酯泡沫层压塑料片由纤维织物和聚氨酯胶粘剂制成,并可用聚氨酯胶粘剂粘接制成女用轻便外衣或运动衣等,具有感觉轻松柔软和透气性良好的优点。

以聚氨酯纤维织物为基布,涂布聚氨酯胶可制成防雨胶布,用于雨具、帐蓬、背包、服装等。

在全面植绒或花式植绒方面应用聚氨酯有优良的粘接性,耐水性和干洗,经久耐用。

3.3　包装工业领域软包装和彩印包装主要采用聚乙烯、聚丙烯、聚酯等塑料薄膜制成复合膜或者塑料薄膜和铝箔制成复合箔。

有的采用三层以上的复合膜箔。

例如将一层聚丙烯或聚乙烯薄膜,一层聚酯薄膜和一层铝箔,三层材料用胶粘剂制成复合膜箔;再加上彩印技术制成各种彩色复合膜和箔。

这些复合膜和复合箔用的胶粘剂要求透明,无毒,有足够的粘接强度,稳定性好;还要求弹性,柔韧性,耐温性好等。

聚氨酯胶能满足这些要求,制成的五彩缤纷的包装膜和包装箔大大提高了产品的市场竞争力。

3.4　塑料加工工业领域聚氨酯胶粘剂适用于各种热塑性塑料及工程塑料,例如硬聚氯乙烯、醋酸纤维素、聚酰胺、聚碳酸酯、A BS 塑料、聚砜、不饱和聚酯、经过预处理的聚烯烃、有机玻璃、人造皮革及塑料静电植绒粘接等方面。

3.5　汽车工业领域70年代前后,对交通运输工具提出了向轻量化方向发展,开发了高强度塑料及复合材料代替金属,用于汽车各种配件和车身的装配中。

1968年美国的Go odyear 公司开发的无溶剂型胶“plig sip ”成功的应用于汽车上玻璃纤维增强塑料的粘接,聚氨酯胶开始真正作为结构胶被应用。

该胶粘剂适用工艺简便,耐汽油性好,具有优良的柔韧性及结构强度,有良好的耐用性以及适当的价格。

用于轿车风档玻璃的粘接密封,简化工艺,增加美观,已成为汽车工业理想的胶粘剂和密封剂。

3.6　建筑工业领域高级建筑物的嵌缝胶现在都采用聚氨酯胶。

可将保护层材料和夹心材料用聚氨酯胶粘接在一起,例如水泥板、层压板、纤维板和石棉、泡沫塑料之间的粘接。

近几年来还用聚氨酯胶将各种塑料薄板和金属粘接成各种装饰板,用于高级建筑装潢,例如画镜线、柱子、门面装潢等。

3.7　低温工业领域在石油、天然气、制氧机、宇航工业以及超导技术中,往往会碰到—269～—160℃的超低温度,例如液化天然气的温度是—160℃,液氧温度是—183℃,液氮是—196℃,液氢是—253℃,液氦是—269℃,这些液化气体贮槽和液化气体输送设备的超低温构造物大部分采用聚氨酯胶进行粘接和密封。

3.8　其他工业领域近几年来还大量用作防水材料,聚氨酯家具和地板。

用于磁带工业、电子元件的粘接和封装等方面。

4　聚氨酯胶粘剂的发展动态4.1　溶剂型胶粘剂生产工艺成熟,性能优良,已在各领域中广泛应用,例如制鞋、复合膜(箔)、磁带、人造革的生产中。

在西欧、北美等地80%鞋用胶为溶剂型聚氨酯胶。

所以到目前为止,溶剂型胶仍占有相当重要的地位。

4.2　无溶剂型胶粘剂溶剂型胶粘剂因溶剂挥发的废气对人体有害,而且容易形成火灾,为此,各国加速了对无溶剂型胶粘剂的研究。

4.2.1　热熔型聚氨酯胶粘剂热塑型聚氨酯树脂,加入着色剂、增塑剂、稳定剂等制成胶膜、胶带或胶粉,粘接工艺简便。

该胶还可和聚烯烃、苯乙烯树脂、古马隆树脂、萜烯树脂、酚醛树脂、二环戊二烯树脂、松香酯等制成改性热熔胶粘剂。

应用于建筑板材、订书、制鞋、包装、家具、电机等方面。

1984年美国推出了反应性聚氨酯热熔胶。

例如用聚己内酯・235・化学与粘合　1996年第4期二醇和IP DI 制得的热塑性弹性体对钢与钢的剪切强度为5.1M Pa,而制成反应性胶粘剂,剪切强度可提高到13.8M Pa 以上。

4.2.2　无溶剂聚氨酯结构胶粘剂1968年美国首先用于汽车上。

80年代初日本合成橡胶公司,三洋化成公司研制成高性能无溶剂双组份胶,应用于丰田汽车公司的几种小汽车的车头罩、空气过滤器支座的粘接。

美国也开发用于小汽车的车头,RR IM 聚氨酯车身板,福特汽车公司建造的试验车上的所有装饰件及主要乘载接合处。

4.2.3　光固化聚氨酯胶粘剂由含有不饱和基的羟基化合物和异氰酸酯制成的树脂(例如丙烯酸聚氨酯树酯,聚丁二烯聚氨酯树酯等),加入乙烯基单体,光敏剂及各种助剂配合后用紫外光或电子束照射使胶粘剂固化;具有固化速度快、无溶剂、无污染、无公害等特点。

可用于家具,P V C 地板、汽车零件,钢板涂层,印刷油墨,织物涂层以及制备柔性印刷板等方面。

4.3　单组份聚氨酯胶粘剂4.3.1　端异氰酸酯预聚物由空气中的湿气使胶粘剂固化,此类胶已广泛用作建筑物上的密封剂和防水材料,混凝土板的嵌缝密封。

近年来广泛用于金属铝合金框架和玻璃组成的幕墙的粘接密封中、高层建筑应力而伸缩变形大的接缝密封以及轿车风档玻璃密封。

4.3.2　潜伏性固化聚氨酯胶粘剂封闭性潜性聚氨酯由多异氰酸酯或端异氰酸酯基的聚氨酯预聚体用封闭剂封闭起来,当加热到一定温度后封闭的异氰酸酯解离,从而与羟基化合物反应而固化。

还有用多元醇制成微粒胶囊与端异氰酸酯预聚体配制而成;或用端异氰酸酯制成微粒胶囊与多羟基化合物配成的单组份胶在机械压力作用下胶囊破坏而发生化学反应,达到固化目的。

4.4　水溶性聚氨酯胶粘剂水性乙烯基聚氨酯胶粘剂由日本光洋产业公司及其协作公司自1972年开始研究,到1975年开发成功,用于胶合板,木工用胶和木材结构用胶等方面,随后在美国、加拿大、英国、法国、德国出现了许多水性聚氨酯胶粘剂的专利。

80年代,国外水性聚氨酯胶的产量仍远远比不上溶剂型聚氨酯胶,但各国对公害问题的重视,溶剂型胶越来越多的受到限制,水性聚氨酯胶的产量必将超过溶剂型聚氨酯胶。

聚氨酯乳液中应用较多的是阴离子聚氨酯乳液。

它是由含羧基或磺酸基的化合物与聚酯(或聚醚)和二异氰酸酯制成含阴离子链的聚氨酯离聚体与水混合制成乳液。

例如以聚醚,已二异氰酸酯,二羟甲基丙酸反应制成含羟基的端基为—N CO 的聚合物。

4.5　多功能聚氨酯胶粘剂以共聚或共混的方法在聚氨酯分子结构中引进环氧、酚醛、聚酯、聚脲、聚碳酸酯等基团,可提高聚氨酯胶的剪切强度、剥离强度、耐热性和耐水性,而且保持聚氨酯的耐冲击、耐疲劳、柔韧性和弹性。

例如聚氨酯分子中引入环氧官能团,聚合物分子可形成聚氨基甲酸酯-聚脲-环氧-唑烷酮的共聚结构,具有很高的强度,优良的耐热性和耐水性。

目前,世界上聚氨酯胶粘剂处在一个稳定的发展时期,进入90年代已有其广泛的应用领域,在整个胶粘剂领域中占有显著的地位。

高性能和多功能的新产品不断出现,拥有新的潜在市场和极好的发展前景。

参　考　文　献 1　程北瑞,李铮国编.塑料粘接技术手册.北京:中国轻工业出版社,1942.63页2　Ralph. E.M eter ,En cyclop edia Polymer S cien ceEnginn ing 1989;15(1):131～1453　特开平　5-163477,19934　特开平　5-1196,19935　特开平　5-59189,19936　特开平　5-32942,1993・236・Chemistry and Adh es ion №41996。