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聚氨酯膠粘劑

補充:0  瀏覽:5615  發布時間:2011-11-25


  聚氨酯膠粘劑是指在分子鏈中含有氨基甲酸酯基團(-NHCOO-)或異氰酸酯基(-NCO)的膠粘劑。聚氨酯膠粘劑分為多異氰酸酯和聚氨酯兩大類。多異氰酸酯分子鏈中含有異氰基(-NCO)和氨基甲酸酯基(-NH-COO-),故聚氨酯膠粘劑表現出高度的活性與極性。與含有活潑氫的基材,如泡沫、塑料、木材、皮革、織物、紙張、陶瓷等多孔材料,以及金屬、玻璃、橡膠、塑料等表面光潔的材料都有優良的化學粘接力。
  粘接原理
  無論哪種聚氨酯膠粘劑,都是體系中的異氰酸酯基團與體系內或者體系外含活潑氫的物質發生反應,生成聚氨酯基團或者聚脲,從而使得體系強度大大提高而實現粘接的目的。
  聚氨酯膠粘劑的發展史
  1940年德國的研究人員發現三苯基甲烷一4,。4',_4’-三異氰酸酯可粘接金屬與丁鈉橡膠,在第二次世界大戰中使用到坦克履帶上。20世紀50年代以后,Bayer公司開發了【)esmorhurs系列(二異氰 酸酯和多異氰酸酯)和I)esmophens系列(低分子量端羥基聚酯多元醇)。按一定量的【)esmbd甜和【)esmopl~en可配制成:Polystal系 列商品(雙組分溶劑型聚氨酯膠黏劑)。   
  美國于1953年引進了聚氨酯膠粘劑[1]技術,同時開發以蓖麻油和聚醚多元醇為原料的聚氨酯膠黏劑、聚酯型熱塑性聚氨酯膠黏劑。1968年開發了無溶劑型聚氨酯結構膠黏劑,成功地應用于汽車玻璃纖維增強塑料(FRP)部件的粘接。1978年又開發了單組分濕固化型聚氨酯膠黏劑,并開始在汽車工業與建筑部門應用。1984年美國市場上又出覡了反應型熱熔聚氨酯膠黏劑,解決了聚氨酯膠黏劑使用時的公害問題。   
  日本于1954年引進德國和美國技術,1960年生產聚氨酯材料,1966年開始生產聚氨酯膠黏劑,開發成功乙烯類聚氨酯水性膠黏劑,并予1981年投入工業化生產。目前日本聚氨酯膠黏劑的研究與生產十分活躍,并與美國、西歐一起成為聚氨酯生產、出口大國 。   
  我國于1956_年研制并生產三苯基甲烷三異氰酸酯(列克納 膠),很快又生產了甲苯二異氰酸酯(TDI)、雙組分溶劑型聚氨酯膠黏劑,11966年后眭l上海新光化工廠將鐵錨~10l聚氨酯膠黏劑投入生產,至今仍為我國,聚氨酯膠黏劑中產量最大的品種。20世紀80年代以來陸續從國外引進許多先進的生產線和產品,其中需要 大量進口的聚氨酯膠黏劑與其配套,因此,促進了國內研究單位加速聚氨酯膠黏劑的開發,特別是在1986年以后,我國聚氨酯工業 進入迅速發展時期:1994年國家正式批準成立“中國聚氨酯工業 協會,下設“聚氨酯膠黏劑委員會”,該委員會業已成為全國聚氨 酯膠黏劑技術與信息交流的中心。
  聚氨酯膠粘劑應用
  聚氨酯膠粘劑是目前正在迅猛發展的聚氨酯樹脂中的一個重要組成部分,具有優異的性能,在許多方面都得到了廣泛的應用,是八大合成膠粘劑中的重要品種之一。   
  聚氨酯膠粘劑具備優異的抗剪切強度和抗沖擊特性,適用于各種結構性粘合領域,并具備優異的柔韌特性。   
  聚氨酯膠粘粘劑具備優異的橡膠特性,能適應不同熱膨脹系數基材的粘合,它在基材之間形成具有軟-硬過渡層,不僅粘接力強,同時還具有優異的緩沖、減震功能。 聚氨酯膠粘粘劑的低溫和超低溫性能超過所有其他類型的膠粘劑。   
  水性聚氨酯膠粘劑具有低VOC含量、低或無環境污染、不燃等特點,是聚氨酯膠粘劑的重點發展方向。   
  聚氨酯膠粘劑的多樣性為許多粘接難題都準備了解決的方法,且特別適用于其他類型膠粘劑不能粘接或粘接有困難的地方。   
  此外,聚氨酯膠粘劑還具有韌性可調節、粘合工藝簡便、極佳的耐低溫性能以及優良的穩定性等等特性。正是由于聚氨酯膠粘劑這種優良的粘接性能和對多種基材的粘接適應性,使其應用領域不斷擴大,在國內外近年來成為發展最快的膠粘劑。   
  1、汽車用聚氨酯膠粘劑   
  新型汽車結構中引入大量的輕質金屬、復合材料和塑料,造成汽車用膠粘劑和密封膠持續增長。在汽車上應用最為廣泛的聚氨酯膠粘劑主要有裝配擋風玻璃用單組分濕固化聚氨酯密封膠;粘接玻璃纖維增強塑料和片狀模塑復合材料的結構膠粘劑、內裝件用雙組分聚氨酯膠粘劑及水性聚氨酯膠等。汽車內飾件也是膠粘劑用量增長的一個領域。在過去相當長的一段時間內,我國汽車制造業一直從國外進口聚氨酯擋風玻璃膠,直到“八五”期間,研制開發這種膠才被列入國家重點科技攻關項目。汽車上應用廣泛的水性聚氨酯膠粘劑是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的膠粘劑。大多數水性聚氨酯是線性熱塑性聚氨酯,由于其涂膜沒有交聯,分子質量較低,因而耐水性、耐溶劑性、膠膜強度等性能還較差,必須對其進行改性,以提高其性能。聚酯和丙烯酸的雜和分散體與脲二酮和異氰脲酸酯配合,制備的汽車修補清漆,不需要高速攪拌設備,容易混合在一起,具有良好的粘附性能。   
  2、木材用聚氨酯膠粘劑   
  隨著世界性森林資源急劇減少和我國天然林資源保護工程的實施,小木材拼大板就要求膠粘劑粘接強度和耐久耐候等性能優于木材本身。膠粘劑用量的多少,已成為衡量木材工業技術發展水平的標志。過去人們用的木材膠粘劑多為以甲醛為主要原料的脲醛樹脂,酚醛樹脂和三聚氰氨甲醛樹脂,但由于游離的甲醛存在,產品使用期間會逐漸向周圍散發甲醛氣體,造成環境污染。木材加工行業已開始將目光投向新型的環保膠粘劑聚氨酯膠,以期減少對環境的污染。木工行業使用的單組分濕氣固化聚氨酯膠粘劑是液態的,在室溫下使用。通常其粘接強度高、柔韌性和耐水性好,并能和許多非木基材(如紡織纖維、金屬、塑料、橡膠等)粘接。單組分聚氨酯膠粘劑在測試中所表現出的干、濕強度均要好于酚醛膠粘劑。粘接前,在粘接基材表面涂布羥甲基間苯二酚(HMR)偶合劑可以提高粘接強度, HMR可以加強所有熱固型木材膠粘劑的粘接強度。當木材表面預涂HMR偶合劑時,單組分聚氨酯膠粘劑的強度和耐久性可以滿足大部分嚴格的測試要求。   
  3、鞋用聚氨酯膠粘劑   
  我國是一個制鞋大國,鞋用膠粘劑的發展經歷3代后,隨著全球性環保意識的提高,以及石油危機的加劇,促使第4代環保無溶劑型和水基型鞋用粘膠劑的出現。近年來,水性聚氨酯的制備工藝已日趨成熟。對于一些低極性鞋材如SBS等材質的粘接,聚氨酯膠粘劑的剝離強度達不到要求。通過添加增粘樹脂等進行改性,可開發出具有結晶度高、結晶速度快、內聚強度大和剝離強度較理想的聚氨酯鞋用膠粘劑。   
  4、包裝用聚氨酯膠粘劑   
  軟包裝又稱軟罐頭,以其輕質方便、保鮮期長、衛生、易貯存運輸、易拆開、垃圾量少及貨架效應良好等獨特的綜合性能,現已超過硬包裝如塑料、玻璃瓶和罐等。聚氨酯膠粘劑由于其優異的性能,可將不同性質的薄膜材料粘接在一起得到耐寒、耐油、耐藥品、透明、耐磨等各種性能的軟包裝用復合薄膜。目前在國內外市場中,聚氨酯膠粘劑已經成為軟包裝用復合薄膜加工的主要膠粘劑。在國內膠粘劑市場中,包裝用復合薄膜制造業中,聚氨酯膠粘劑用量僅次于制鞋業而居第二位。用于包裝的聚氨酯膠粘劑品種繁多,如水基聚氨酯膠粘劑、熱熔型聚氨酯膠粘劑、溶劑型聚氨酯膠粘劑、無溶劑型聚氨酯膠粘劑。其中常用的聚氨酯熱熔膠又可分為2類:1)熱塑性聚氨酯彈性體熱熔膠:2)反應型熱熔膠。熱塑性熱熔膠的主要缺點是粘度較高,故對涂布表觀質量的影響較大。反應型聚氨酯熱熔膠粘劑是在傳統熱熔膠基礎上發展起來的一類新型膠粘劑,它不僅有傳統熱熔膠初粘性好和后固化性能優的特點,又具有聚氨酯的組成結構多變和性能調節范圍大的優點,對多種基材具有優良的粘接性能。另外,在包裝用水性聚氨酯膠方面,由于乳化劑的使用或分子中親水性離子基團的引入,使其耐水性降低,近年來,對提高其耐水性的研究已成為熱點。同時由于水的熱容較大,故如何提高其固含量從而提高其干燥速度,也是目前亟待解決的問題之一。   
  5、建筑用聚氨酯膠粘劑   
  聚氨酯膠粘劑除具有無毒、無污染、使用方便等優點,還具有其它膠粘劑無法比擬的優點,即優良的耐低溫、耐溶劑、耐老化、耐臭氧及耐細菌性能,在建筑鋪裝材料的應用中發揮著重要作用。廣泛應用于彈性橡膠地墊、硬質橡膠地磚和鋪設塑膠跑道運動場中。新型雙組分聚氨酯膠粘劑突破傳統膠粘劑剪切強度與剝離強度的矛盾,可使兩者同時達到較高使用強度,在建筑用鋼板的粘接中體現出優異的性能,粘接牢固且不易產生形變,而且室溫可調固化速度,使該聚氨酯膠在使用上方便易行,應用廣泛。聚氨酯膠粘劑在建筑用PVC材料粘接,夾心板生產以及建筑防水涂料中都得到廣泛使用。   
  6、油墨用聚氨酯粘接劑   
  水性油墨被列為環境友好型印刷首選。常溫交聯水性聚氨酯膠粘劑可制得適合凹版印刷的單組分聚氨酯水性油墨,該水性油墨高光耐水、強附著、干性可調、色彩鮮艷、層次清晰、無毒不燃、耐侯、粘稠易控,與其它水性油墨相比,對各種承印物材料具有廣泛的適應性。聚氨酯- 聚丙稀酸酯作為水性油墨的連接料,在油墨薄膜印刷品干燥過程中,綜合了聚氨酯膠粘劑和聚丙烯酸酯的性能,由此改性得到的乳液對薄膜也具有較好的附著牢度。   
  彩印行業所用的基膜主要有聚酯膜、尼龍膜、聚丙烯膜、聚乙烯膜等幾種,選擇油墨的關鍵在于其應對這幾種基膜均具有良好的附著力。使用分子中含有羥基的氯乙烯- 丙烯酸羥乙酯共聚物與大分子二元醇、小分子擴鏈劑、甲苯二異氰酸酯共同反應,可制得的新型聚氨酯膠粘劑,能有效地提高彩印油墨的品質。   
  7、書籍裝訂用聚氨酯膠粘劑   近20年來,在書籍裝訂中,熱熔膠的應用已經獲得了迅猛發展。其原因主要是低價平裝書生產有了驚人的增長,與此同時產生了無線裝訂工藝,由于EVA熱熔膠具有很好的粘接性和彈性,目前國內市場上使用的書籍裝訂熱熔膠絕大部分為EVA型熱熔膠。但EVA型熱熔膠價格昂貴,而且EVA型熱熔膠具有記憶性等缺點。聚氨酯熱熔膠則可彌補以上缺陷,該膠粘劑生產工藝簡單,成本低廉,膠粘劑的彈性、韌性好,粘接強度高,膠粘劑可以反復熔化使用,產品利用率高,具有更廣闊的應用前景。   
  8、 鐵路建設上的應用   
  無砟軌道鋪設(高鐵工程技術的發展方向)用膠將以國產聚氨酯膠粘劑產品為主,單軌每5米嵌入一個凸型擋臺,每個擋臺兩邊各需灌注聚氨酯膠粘劑約17.8kg,每公里雙軌無砟軌道建設需聚氨酯灌封膠粘劑7噸以上。除了在鐵路鋪設方面外,高速列車的生產對于聚氨酯膠粘劑的使用需求也大大增加,聚氨酯在車輛上承擔著玻璃粘接、地板粘接、嵌縫填充、密封防水等各種必不可少的作用,在車輛上,按照動車組CRH3為基礎,單節車廂用聚氨酯膠約84.07L折算約合為109.3Kg,主要應用于車窗玻璃的粘接密封及部分填充部位的密封。   
  9、其它   
  聚氨酯膠粘劑由于其優異的粘接特性,在航天器材的粘接、文物保護與修復、軍工產業、文具用品、醫療衛生等方面發揮越來越重要的作用。   
  聚氨酯膠粘劑以其優異的性能廣泛應用于各個領域,日漸成為人類生活中重要的合成材料。目前,世界聚氨酯膠粘劑工業正向適應環境保護、安全衛生、資源回收等方向發展。我國聚氨酯膠粘劑工業也顯示了較快的增長勢頭,技術開發也取得了很大的進展。隨著聚氨酯用途的逐漸拓展和人類環保意識的不斷增強。
  聚氨酯膠粘劑特點
  高性能水性聚氨酯膠粘劑具有以下特點:   
  (1)耐水、耐介質性好。   
  (2)粘接強度高,初粘力大。   
  (3)良好的貯存穩定性。   
  (4)耐凍融,耐較高溫度。   
  (5)干燥速度較快,低環境溫度下成膜性良好。   
  (6)施工工藝佳。   
  要達到以上幾點,除合成高性能水性聚氨酯外,配膜助劑的選擇也尤為重要。   
  聚氨酯預聚體的合成原料主要是低聚物多元醇和二異氰酸酯。低聚物多元醇通常分為聚醚多元醇和聚酯多元醇兩類,由聚醚多元醇制得的預聚體有良好的水解穩定性,較好的柔韌性和延伸性,且耐低溫性能好;而聚酯多元醇型預聚體內聚力大,粘接強度高.   
  聚氨酯膠粘劑使用方法   
  恪諾化工聚氨酯膠粘劑具有高固體含量、低粘度、工藝適用性好、粘合力強、無毒等優點是適用于鋁箔(OPA),預處理過的聚乙烯(HDPE,LDPE)、聚丙烯(OPP,CPP)、聚酯(PET)、聚酰胺(PA,ONY)薄膜,噴涂金屬的薄膜,玻璃紙之間復合的雙組份溶劑型聚氨酯類粘合劑。

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