聚氨酯胶黏剂的制备配方及其应用

➢ 日本于1954年引进德国和美国聚氨酯技术，1960 年生产聚氨酯原料，1966年开始生产聚氨酯胶黏 剂。1975年日本光洋公司开发成功“乙烯类聚氨 酯”水性胶黏剂，于1981年投入工业化生产。目 前日本聚氨酯胶黏剂的研究与生产十分活跃，与 美国、西欧一起成为聚氨酯生产、出口大国。
1 .2 发展历程（国内）
• 金属材料与非金属材料（例如高分子胶黏剂）密 切接触时，金属容易失去电子，非金属得到电子 ，电子的转移使界面两侧产生接触电势，形成双
电层而产生静电引力。
• 胶黏剂充满被粘物表面的缝隙或凹凸之处时，固 化后界面区会产生啮合力（机械连接力）。
• 机械连接力的本质是摩擦力，在粘接多孔材料、 织物及纸等材料的时候是很重要的。
聚氨酯预聚体，多异氰酸酯和多羟基化合物的反应生 成物。是聚氨酯胶黏剂中最重要的一部分，有单组分、 双组分、溶剂型、无溶剂型等类型。 ✓含羟基聚氨酯胶黏剂：含羟基的线型聚氨酯聚合物， 由二异氰酸酯与二官能度的聚酯或聚醚反应生成。属 双组分胶黏剂。
➢ 按组分数： 单组分聚氨酯胶黏剂 ；双组分聚氨
酯胶黏剂 （API、醇+预聚体）
主要内容
• 1：概述 • 2：聚氨酯胶黏剂的粘接原理 • 3：聚氨酯胶黏剂的特点 • 4：聚氨酯胶黏剂的制备 • 5：聚氨酯胶黏剂的配方设计及实例 • 6：聚氨酯胶黏剂的应用 • 7：我国聚氨酯胶黏剂存在的问题与展望 • 8：聚氨酯胶黏剂实例
1： 概述
1.1 定义
➢ 聚氨酯胶黏剂(Polyurethane Adhesive)是指在高分 子链中含有氨基甲酸酯基团(—NHCOO—)和/或异 氰酸酯基(—NCO)的胶黏剂。
➢ 中国1956年研制并生产三苯基甲烷三异氰酸酯(列克纳胶)、 甲苯二异氰酸酯(TDI)、双组分溶剂型聚氨酯胶黏剂。1966 年聚氨酯胶黏剂投入生产。
➢ 20世纪80年代，陆续从国外引进许多先进的生产线和产品， 其中需要大量进口的聚氨酯胶黏剂与其配套设施，在 1986年以后，中国聚氨酯工业 进入迅速发展时期。
➢ 1937年，德国化学家Bayer（聚氨酯工业的奠基人），与其同事 发现异氰酸酯能与含活泼氢的化合物发生反应，如二异氰酸酯 与二元胺反应能制成有强度的聚合物，从而奠定了聚氨酯化学 基础，并首次利用异氰酸酯与多元醇化合物制得聚氨酯树脂。
➢ 第二次世界大战期间，德国拜耳公司用4，4’，4’—三苯基甲烷 三异氰酸酯粘接金属和合成橡胶获得成功，使聚氨酯胶黏剂首 次工业化。该公司还首先以三异氰酸酯和聚酯多元醇为原料开 发了系列双组分溶剂型聚氨酯胶黏剂。为聚氨酯胶黏剂工业的 发展奠定了基础。
双组份聚氨酯胶
➢ 按溶剂形态： ① 溶剂型聚氨酯胶黏剂； ② 水性聚氨酯胶黏剂 （乳液胶黏剂）； ③ 无溶剂型聚氨酯胶黏剂 （活性溶剂，固体型， 热熔胶等）；
➢ 按照固化方式： ① 热固性聚氨酯胶黏剂； ② 常温固化型聚氨酯胶黏剂； ③ 湿固化型聚氨酯胶黏剂 ； ④ 紫外光固化型聚氨酯胶黏剂。
2：聚氨酯胶黏剂的粘接原理
➢ 1994年国家正式批准成立“中国聚氨酯工业协会，下设 “聚氨酯胶黏剂委员会”，该委员会业已成为全国聚氨酯 胶黏剂技术与信息交流的中心。
1.3 聚氨酯胶黏剂的分类
➢ 按用途：通用型、食品包装用、鞋用、木
材和织物用、汽车用等聚氨酯胶黏剂等。
聚氨酯胶带
➢ 按反应组分：
✓多异氰酸酯胶黏剂：（单体胶黏剂） ✓含异氰酸酯基聚氨酯胶黏剂：主要组成含异氰酸酯基
1 .2 发展历程（国际）
➢ 1849年，德国化学家Wurts用烷基硫酸盐与氰酸钾 进行复分解反应，首次合成了脂肪族异氰酸酯化 合物；1850年，德国化学家Hoffman用二苯基甲酰 胺合成了苯基异氰酸酯；1884年，Hentschel 用胺 或胺盐与光气反应合成了工业化异氰酸酯。
➢ 目前合成异氰酸酯的方法虽多（约27种），但是 100多年来，工业化合成异氰酸酯的方法仍是伯胺 光气法，其他的合成方法仍处于试验或中试阶段。 近年来硝基化合物和一氧化碳在高温高压催化下 合成异氰酸酯的方法有望成为新的工业化合成方 法。
➢ 美国第二次世界大战后于1953年引进德国技术，开发 了以蓖麻油和聚醚多元醇为原料的聚氨酯胶黏剂。 1968年，Goodyear公司开发了无溶剂型聚氨酯结构胶 黏剂“Pliogrip”，并成功地应用于汽车用玻璃纤维增 强塑料的粘接。1978年，又开发了单组分湿固化型聚 氨酯胶黏剂。1984年，美国市场上又出现了反应型热 熔聚氨酯胶黏剂。
2.1 粘接件间的作用力
• 粘接件之间的作用力主要有化学键、分子间力、 界面静电引力和机械作用力。
• 胶黏剂与被粘物之间引入化学键。例如：聚氨酯 胶黏剂粘橡胶、纤维等物质，发生化学反应而增 大粘接强度。
• 分子间力分为色散力、诱导力、取向力（以上合 称范德华力）以及氢键。高分子胶黏剂色散力较 大，可占全部分子间作用力的80%-100%，氢键力 则大于范德华力。
• 所以，在对表面张力较小的物件进行粘接时，在 胶液中可以适当加入一些表面活性剂。
• 固体具有一定的形状，表面不能收缩，所以它没 有表面张力，只有表面自由能，在讨论时，称固 体表面自由能为表面张力。
• 表面张力小的物质能很好浸润表面张力大的物质 ，反之则不行。
• 例如：水表面张力比油大的多，所以油能够很好 的铺在水面，而水却不能很好的铺在油上。
• 金属、无机盐等的表面张力都很大，很容易被胶 黏剂浸润，塑料的表面张力一般与胶黏剂相近， 浸润程度就较差。
2.2 粘接过程的界面化学
• 形成完美的密封或者是粘接，液体胶黏剂与固体被 粘件之间必须有完好的浸润。
• 浸润情况与胶黏剂的组成与性能、被粘件的结构与 性能、两者之间的相互作用都密切相关，也就是说 界面张力的影响至关重要。
• 液体的表面张力是作用于液体表面的单位长度上 使表面收缩的力。表面张力是液面的分子受液体 内部分子吸引的结果，其结果表现为液体总是倾 向于尽可能小的表面积，所以空气中的小液体总 是球状的。