单组分聚氨酯胶粘剂无计量失误,使用方便,发展很快。该胶粘剂有以下几类:
1)端异氰酸酯基聚氨酯预聚体,分湿固化型、无溶剂型。
2)热塑性聚氨酯,分溶剂型、水基型、热熔型和反应性热熔型。
3)丙烯酸酯—聚氨酯,分紫外线、电子束、光或射线固化型及厌氧型。
4)封闭型聚氨酯,为加热固化型。
其中,湿固化型为主流,反应性热熔型和光、射线固化型正处于实用化阶段,发展很快。
1.端异氰酸酯聚氨酯预聚体
端异氰酸酯基聚氨酯预聚体系多异氰酸酯和多羟基化合物的部分缩聚生成物,其反应过程中的NCO/OH摩尔比>1。利用聚合物端基的异氰酸酯基团可与空气中或被粘体上的潮气反应的特性,使聚氨酯胶层交联固化,因而得名湿固化聚氨酯胶粘剂。
湿固化型胶粘剂因有二氧化碳的释放,胶层常有气泡,导致缺陷。常将二氧化碳吸收剂或吸附剂掺入胶粘剂,以克服上述缺点。湿固化聚氨酯胶粘剂常以聚醚多元醇与甲苯二异氰酸酯或二苯甲烷二异氰酸酯等反应而成,是木材、土木建筑及结构用的良好胶粘剂;又常作密封胶,在汽车、建筑及机械等行业中有重要作用。
2.热塑性聚氨酯
热塑性聚氨酯又称异氰酸酯改性聚氨酯,是一种具有端羟基的线型氨基甲酸酯聚合物。该类聚合物因其固有的粘附特性和强度,可单独配制成热塑性树脂胶粘剂使用,即使是非结晶性树脂也是这样。
(1)溶剂型 以聚酯型热塑性聚氨酯溶液胶粘剂性能好。酯基的高极性赋予胶粘剂对多种材料(尤其对塑料)的粘接性,加之聚酯段的结晶性以及酯基和氨基甲酸酯基团链节间氢键的形成,均可提高对被粘物的粘接强度。提高聚氨酯的玻璃化温度,可改善胶粘剂的耐热性。聚合物相对分子质量的提高(最好为5万~10万)也是改进胶粘剂的初期和最终粘接强度的有效途径之一。
单组分溶剂型聚氨酯胶粘剂可用于鞋用胶粘剂,例如Bayer公司的Desmocoll、176、400、420、540等。我国南京橡胶厂和黎明化工研究院分别开发的某些聚氨酯固体胶粘剂也可配制成溶液型单组分鞋用胶粘剂。凡是在要求胶层柔软、初期粘附力较高,而对粘接强度、耐热性和耐溶剂性要求不高的场合,均可采用单组分溶剂型聚氨酯胶粘剂。(www.xing528.com)
(2)水基型 水基型聚氨酯胶粘剂的最大优点是不易中毒、着火,且适用于易被有机溶剂侵蚀的基材。此外,其粘度不随聚合物相对分子质量的改变而有明显不同,可使聚合物高相对分子质量化,以提高其内聚强度;在相同固体质量分数下,其粘度一般比溶剂型聚氨酯胶粘剂低,可制得高固体质量分数(50%~60%)产品。
水基型聚氨酯胶粘剂可用于木材胶粘剂,能在室温或较高温度下粘接木材,具有初粘接性高、粘接强度优良、对较湿木材也能使用等优点;胶层的耐热、耐热水性和耐老化性良好,无游离甲醛的释出,不污染环境,无污染木材和腐蚀木材,均为传统木材用胶所不及;也可用水性聚氨酯胶粘剂将木屑、碎木料制成不同性能的刨花板,具有良好的力学性能,是隔热、消声的实用建筑材料。
当用做织物处理剂、胶粘剂时,织物经含离子性基团的水性聚氨酯处理后,就有透气性;交联后,又具有防水功能。
(3)热熔型 聚氨酯热熔胶粘剂多用聚酯多元醇、MDI及扩链剂1,4丁二醇制成,也可由聚醚与TDI或MDI制成。这是一种正在开发的品种。其应用主要是制成粉末,用以生产织物衬垫。其耐干、湿洗涤性良好。
(4)反应型热熔胶 反应型热熔胶粘剂系含有可反应活性基团的热塑性树脂胶粘剂,兼有反应型和热熔型胶粘剂的性能。聚氨酯反应型热熔胶粘剂以湿固化型为主,它是无溶剂、液型;熔融温度低于一般的热熔胶粘剂(170~200℃),可低温涂胶(<120℃),操作性良好;露置时间和实用期长,便于操作。其耐热、耐寒、耐水蒸气、耐化学品和耐溶剂性能优良,不失聚氨酯胶粘剂的固有特性;但对湿气较敏感,生产、贮运和使用时,要求严谨操作,这使应用受到一定限制。
聚氨酯反应型热熔胶的主要成分是端异氰酸酯基预聚体,配以与异氰酸酯不反应的热塑性树脂、增粘树脂以及填料、增塑剂、抗氧剂、紫外光吸收剂、阻燃剂、防霉剂、偶联剂和催化剂,必要时可加入抗下垂剂。
该胶已在建材、家具和木工、电气、汽车、书籍装订、制鞋和织物加工等领域获得应用,尤其是书籍装订工业,可替代EVA,显示出许多优越性。
3.丙烯酸酯—聚氨酯
使(甲基)丙烯酸羟乙酯或(甲酯)丙烯酸羟丙酯等与端异氰酸酯预聚体反应,制得含丙烯酸双键的聚氨酯。以此为基料,可配制成厌氧型或光固化型胶粘剂。一般将此类胶粘剂归属于丙烯酸酯类胶粘剂。
4.封闭型聚氨酯
封闭型聚氨酯是用一种化合物,如苯酚、亚硫酸氢钠等。将端异氰酸酯基团或多异氰酸酯基团暂时保护起来,防止水或其他活性物与其作用;当使用时,可在一定温度下解离封闭剂,释放出活性异氰酸酯基团,发挥其固有的功能。该类胶粘剂虽为液型,使用方便,但一般需在120℃以上的加热条件下才能发挥作用。解离出的封闭剂挥发时起泡,减弱胶层强度;或残留在胶层,对粘接不利。
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