聚氨酯胶黏剂的研究进展

河北联大

Hebei United University

2008级

《胶粘剂与涂料》课程论文聚氨酯胶粘剂的研究进展

姓名东日

班级08应化 2

学号02

分数

聚氨酯胶粘剂的研究进展

聚氨酯胶粘剂的研究进展

陈

(河北联合大学化学工程学院，唐山，063009)

摘要：综述了聚氨酯胶粘剂的特性和种类，以及国内聚氨酯胶粘剂研究现状；概述了近年来国内外聚氨酯胶粘剂研究开发和应用进展，并介绍了重点介绍了聚氨酯胶粘剂的发展动态和几类主要的聚氨酯胶粘剂的研究进展，并对其进行了分析，结合我国实际情况对今后聚氨酯胶粘剂的发展方向做出了展望。

关键词：聚氨酯；胶粘剂；研究进展

聚氨酯（PU）胶粘剂(Polyurethane Adhesive)是指分子链中含有氨酯基团（-NHCOO-）和/或异氰酸酯基（-NCO）类的胶粘剂。聚氨酯胶粘剂分为多异氰酸酯和聚氨酯两大类，因含有极性很强、化学活泼性很高的异氰酸酯和氨酯基，提高了对各种材料的粘结性,并具有很高的反应性，能常温固化。胶膜坚韧，耐冲击，挠曲性好，剥离强度高，有很好的耐超低温性，耐油和耐磨性等，故它不仅可以胶接聚氨酯海绵和聚氨酯橡胶，而且能胶接橡胶与织物、橡胶与金属、金属与金属、金属与陶瓷、木材与木材和橡胶与塑料等[1]。聚氨酯胶粘剂由于性能优越,在国民经济中得到广泛应用，是八大合成胶粘剂的重要品种之一。近年来,在国内外成为发展最快的胶粘剂[2]。

1. 聚氨酯胶粘剂的特性及分类

1.1 聚氨酯胶粘剂的特性

1.1.1 适用范围广，粘接强度高

由于聚氨酯胶粘剂的分子链中-NCO可以和多种含活泼氢的官能团反应，形成界面化学键结合，因此对多种材料具有极强的粘附性能。不仅可以粘结多孔性的材料，如泡沫塑料、陶瓷、木材、织物等，而且可以胶接多种金属、无机材料、塑料、橡胶和皮革等。德国Bayer公司的聚氨酯胶粘剂专家Gunter Festel指出：聚氨酯胶粘剂的多样性几乎为每一种粘接难题都准备了解决的方法[3]

1.1.2 可配制不同硬度的胶粘剂，使用方便

使用不同原料配制的聚氨酯胶粘剂，由于其配比不同，可以得到从柔软到坚硬的一系列不同硬度的胶粘剂，可以胶接不同的被粘物。使用方便简单。

1.1.3 突出的耐低温性能

在极低的温度下，一般的高分子材料都转化为玻璃态而变脆，而聚氨酯胶粘剂即使在-250℃以下仍能保持较高的剥离强度，同时其剪切强度随着温度的降低反而大幅度上升。

1.2 聚氨酯胶粘剂的分类

1.2.1按照反应组成分类

1.2.1.1多异氰酸酯胶粘剂

常用的多异氰酸酯胶粘剂有三苯基甲烷三异氰酸酯、多苯基多异氰酸酯等。因这些多异氰酸酯的毒性较大，柔韧性差，现较少以单体形式单独使用。

1.2.1.2 聚氨酯预聚体胶粘剂

由多异氰酸酯聚酯的基础上发展起来。用过量的异氰酸酯与含活泼氢的有机化合物(如聚酯、聚醚和乙二醇等)反应生成，是属于结构型胶粘剂。用于金属与金属、金属与陶瓷、木材与木材和橡胶与塑料的粘接。

1.2.1.3 聚氨酯树脂胶粘剂

由多异氰酸酯与多羟基化合物充分反应，制成溶液、乳液、薄膜、压敏胶以及粉末等不同品种胶粘剂。

1.2.2 按包装方式分类

聚氨酯胶粘剂可分为单组分和双组分两种类型。单组分聚氨酯胶粘剂一般由端异氰酸酯基预聚物或其封闭物组成，通过与含活泼氢组分或空气中的水分反应固化而产生粘合力；双组分聚氨酯胶粘剂由端羟基组分(聚酯或聚醚多元醇或它们与二异氰酸酯、扩链剂一起形成的聚氨酯型端羟基产物)与端异氰酸酯基组分组成。端羟基为聚酯多元醇时, 有较高的耐热性、粘接强度、耐油性和抗氧化性, 但耐水解稳定性较差，端羟基组分为聚醚多元醇时, 有较好的柔韧性、耐低温性和耐水性, 但强度和耐老化性较差。

1.2.3 按照用途分类

聚氨酯胶粘剂按照用途分类有：通用型胶粘剂、食品包装胶粘剂、鞋用胶粘剂、建筑用胶粘剂、热熔型胶粘剂、压敏型胶粘剂、水性胶粘剂以及密封胶粘剂等。

2. 国内聚氨酯胶粘剂发展概况

我国聚氨酯胶粘剂起步于20世纪60年代，目前我国聚氨酯胶粘剂的生产企业约有400多家，其中约有20多家规模较大的企业分布在广东、福建、浙江等东南沿海地区。据聚氨酯行业协会统计，我国大陆胶粘剂2004年总销售量约379万吨，反应型聚氨酯胶粘剂(包括密封胶)约为20.5万吨，分别比上年增加13.1%和13.9%[4]。我国聚氨酯胶粘剂的用量虽有相当规模，人均消费却比国外少得多，应用面仍然小，多为中低档型，大宗聚氨酯胶粘剂溶剂含量高，固化剂、预聚物等游离异氰酸酯含量也高。特别是水性、热熔、反应热熔型等环保型高性能聚氨酯胶粘剂及100% 液体结构型聚氨酯胶粘剂等，现在还未达到规模产业化阶段，应用量也比国外少得多。

聚氨酯胶粘剂发展的突出特点是适应环保、工业卫生、资源等政策法规的要求,进行了产业结构的调整,努力降低有机溶剂型产品的比重。研制开发反应热熔型、水分散型和无溶剂型产品和技术。但是溶剂型胶粘剂有其独特之处,因此在短期内不可能全部取消。解决的办法是选用低毒溶剂,提高固含量及密闭通风操作，并进行溶剂回收等。

由于汽车工业的发展要求汽车构件轻量化,因此大量采用塑料零部件,特别是高强度的FRP(玻璃纤维增强塑料)和SMC(片状模塑材料),而塑料零部件需用聚氨酯结构胶和密封胶进行粘接装配。在建筑行业中,由于聚氨酯密封胶对各种建筑材料都具有良好的粘接性,且价格比有机硅与聚硫密封胶便宜,因此从90年代开始,聚氨酯密封胶超过有机硅与聚硫密封胶而占据主导地位[5]。为了适应自动化装配线的要求,胶粘剂的固化速度必须大幅度提高。通过近年来的努力,开发了一些新的胶种,如快速反应性聚氨酯胶、辐射或紫外固化胶及反应热熔胶等,可使聚氨酯胶粘剂的固化速度成倍加快。同时还注重施胶工艺和工具方面的开发。引进胶种的国产化，对现有品种的质量改进。

3 聚氨酯胶粘剂的应用研究

3.1 木材用聚氨酯胶粘剂

由于聚氨酯胶粘剂具有无甲醛,施胶量少,胶接强度高等优点,其使用量在木材工业中迅速增加, 已经成为继脲醛树脂(UF)、酚醛树脂(PF)、三聚氰胺-甲醛树脂(MF)和聚醋酸乙烯乳液(PVAc)之后的又一重要木材工业用胶粘剂。其它木材用胶粘剂相比,具有高反应活性。单组分聚氨酯胶粘剂在测试中所表现出的干、