影响聚氨酯胶粘剂性能的因素有哪些？

1.结构对性能的影响

作为胶粘剂的主体材料，聚氨酯的结构与性能对粘接性能有举足轻重的影响。

聚氨酯可看成是一种含软链段和硬链段的嵌段共聚物。软链段由低聚物多元醇（通常是聚醚或聚酯二醇）组成，硬链段由多异氰酸酯或其与小分子扩链剂组成。聚氨酯的硬链段起增强作用，提供多官能度物理交联（即形成氢键而起“交联”作用）；软链段基体被硬链段相互交联。聚氨酯的优良性能首先是由于微相区的结果，而不单纯是由于硬链段和软链段之间的氢键所致。

（1）软链段对性能的影响 软链段是由低聚物多元醇构成的，这类多元醇的相对分子质量通常在600～3000之间。聚酯型PU比聚醚型具有较高的强度和硬度，这归因于酯基的极性大，内聚能（122kJ/mol）比醚基（—C—O—C—）的内聚能（42kJ/mol）高，软链段分子间作用力大、内聚强度较大、力学强度就高。并且由于酯键的极性作用，与极性基材的粘附力比聚醚型优良，抗热氧化性也比聚醚型好。为了获得较好的粘接强度，通常采用聚酯作为PU的软链段。软链段为聚醚的PU，由于醚基较易旋转，具有较好的柔顺性，有优越的低温性能，并且聚醚中不存在相对较易水解的酯基，其PU比聚酯型耐水性好。

软链段的结晶性对最终聚氨酯的力学强度和模量有较大的影响，特别在受到拉伸时，由于应力而产生的结晶化（链段规整化）程度越大，拉伸强度越大。聚醚或聚酯中，链段结构单元的规整性影响着PU的结晶性。侧基越小、醚基或酯键之间亚甲基数越多、结晶性软链段的相对分子质量越高，则PU的结晶性越高，故聚四氢呋喃型聚氨酯比聚氧化丙烯酸型聚氨酯具有较高的力学强度和粘接强度。

结晶作用能成倍地增加粘接层的内聚力和粘接力。采用高结晶性聚己二酸丁二醇酯为软链段的高相对分子质量线型PU制成的胶粘剂，即使不用固化剂，也能得到高强度的粘接，并且初粘性好。而用含侧基的新戊二醇等制得的聚酯结晶性差，但侧基对酯键起保护作用，改善PU的抗热氧化、抗水和抗霉菌性能。用长链芳族二元羧酸等制得的聚酯型PU，耐水解、耐热性能均有提高。

软链段的相对分子质量对聚氨酯的力学性能有影响。一般来说，假定PU相对分子质量相同，其软链段若为聚酯，则PU的强度随聚酯二醇相对分子质量的增加而提高；若软链段为聚醚，则PU的强度随聚醚二醇相对分子质量的增加而下降，不过伸长率却上升。这是因为聚酯型软链段本身极性就较强，相对分子质量大，则结构规整性高，对改善强度有利；而聚醚型软链段极性较弱，若相对分子质量增大，则PU中硬链段的相对含量就减少，强度下降。

（2）硬链段对性能的影响 硬链段由多异氰酸酯或多异氰酸酯与扩链剂组成。异氰酸酯的结构对PU材料的性能有很大的影响。对称二异氰酸酯（如MDI）与不对称二异氰酸酯（如TDI）制备的PU相比，具有较高的模量和撕裂强度，这归因于产生结构规整有序的相区结构，能促进聚合物链段结晶。芳香族异氰酸酯制备的PU由于具有刚性芳环，因而使其硬链段内聚强度增大，PU强度一般比脂肪族异氰酸酯型PU的大，但抗UV降解性能较差，易泛黄，不能用作浅色涂层胶或透明印刷品复合用胶粘剂。芳香族比脂肪族异氰酸酯的PU抗热氧化性好，因为芳环上的氢较难被氧化。

含芳环的二元醇与脂肪族二元醇扩链的PU相比，有较好的强度。二元胺扩链剂能形成脲键，脲键的极性比氨酯键强，因此二元胺扩链的PU比二元醇扩链的PU具有较高的力学强度、模量、粘附性和耐热性，并且还有较好的低温性能。(www.xing528.com)

硬链段中可能出现的由异氰酸酯反应形成的几种键基团，其热稳定性顺序如下：异氰脲酸酯>脲>氨基甲酸酯>缩二脲>脲基甲酸酯。提高PU中硬链段的含量，通常使硬度增加、弹性降低，一般来说，聚氨酯的内聚力和粘接力亦得到提高；若硬链段含量太高，由于极性基团太多会约束聚合物链段的活动和扩散能力，也有可能降低粘接力。而含游离—NCO基团的胶粘剂是例外，这是因为—NCO会与基材表面发生化学作用。

2.相对分子质量、交联度的影响

对于线型热塑性PU来讲，相对分子质量大，则强度高、耐热性好。但对大多数反应型PU胶粘剂体系来说，PU的相对分子质量对胶粘剂粘接强度的影响主要从固化前的分子扩散能力、官能度及固化产物的韧性、交联密度等综合因素来看。相对分子质量小，则分子活动能力和胶液的润湿能力强，这是形成良好粘接的一个条件。倘若固化时相对分子质量增长不够，则粘接强度仍较差。胶粘剂中预聚体的相对分子质量大，则初始粘接强度大；相对分子质量小，则初始粘接强度小。

一定程度的交联可提高胶粘剂的粘接强度、耐热性、耐水解性、耐溶剂性；过分的交联影响结晶和微观相分离，可能会损害胶层的内聚强度。

3.助剂的影响

偶联剂的加入有利于提高PU胶粘剂的粘接强度、耐湿热性能。聚氨酯中的酯键、氨酯键等基团有较强的极性，热湿条件下易受到湿气的影响，发生水解，且PU与基材表面形成的氢键易受湿热而被破坏，使粘接强度降低，甚至胶粘层脱落。而有机硅偶联剂一端的烷氧基或卤素等与被粘物（如无机材料）表面结合；分子的另一端活性基团（如氨基）与胶粘剂分子结合，在基材和聚氨酯胶粘剂之间起“架桥”作用，形成一疏水性的化学粘接层。在PU胶粘剂中添加有机硅偶联剂，改善了基材的表面性质，从而提高了粘接强度，特别是耐湿热粘接强度。

其他添加剂（如无机填料）一般能提高剪切强度，提高胶层的耐热性，降低膨胀率及收缩率，降低剥离强度。加各种稳定剂，可防止因氧化、水解、热解等引起的粘接强度降低的现象，提高粘接耐久性。