聚氨酯胶黏剂及发展动态
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聚氨酯胶粘剂
一. 定义
聚氨酯胶粘剂是指在分子链中含有氨基甲酸酯基团(-NHCOO-)或异氰酸酯基(-NCO)的胶粘剂。聚氨酯胶粘剂分为多异氰酸酯和聚氨酯两大类。多异氰酸酯分子链中含有异氰基(-NCO)和氨基甲酸酯基(-NH-COO-),故聚氨酯胶粘剂表现出高度的活性与极性。与含有活泼氢的基材,如泡沫、塑料、木材、皮革、织物、纸张、陶瓷等多孔材料,以及金属、玻璃、橡胶、塑料等表面光洁的材料都有优良的化学粘接力。
二. 发展史
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胶接金属和合成橡胶获得成功,应用于坦克的履带上,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商品名为Polystal的系列双组分溶剂型聚氨酯胶黏剂。为日后聚氨酯胶黏剂工业的发展奠定了基础。
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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“,并成功地应用于汽车用玻璃纤维增强塑料的胶接。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。
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。
三. 聚氨酯粘合剂的特点
(1)优点
① 聚氨酯胶黏剂因含有极性很强、化学活泼性很高的异氰酸酯基和氨酯基,它与含有活泼氢的材料,如泡沫塑料、木材、皮革、织物、纸张、陶瓷等多孔材料和金属、玻璃、橡胶、塑料等表面光洁的材料都有着优良的化学胶接力。 ② 调节聚氨酯树脂的配方可控制分子链中软缎与硬段比例及结构,制成不同硬度和伸长率的胶黏剂。 ③ 可加热固化,也可以室温固化。
④ 固化属于加聚反应,没有副产物产生,因此不易使胶
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合层产生缺陷。
⑤ 低温和超低温性能特别优良,超过所有其他类型的胶黏剂,其胶合层可在-196℃ ,甚至-253 ℃下使用。 ⑥ 具有良好的耐磨、耐水、耐油、耐溶剂、耐化学药品、耐臭氧及防霉菌等性能。 (2)缺点
在高温、高湿下易水解而降低胶合强度。
四. 黏胶原理
聚氨酯粘胶剂含有活性异氰酸基,能与固体表面发生反应,从而形成一定的粘合力。对固体材料进行粘接必须满足下列条件:
(1)接触角尽可能小,到达完全润湿。
(2)对基材表面进行必要处理,清除“弱界面层”,并赋予适当的粗糙度。
总的来说,聚氨酯胶接机理可以总结为:
(1)异氰酸酯基与基材活泼氢反应形成化学键胶接;(2)异氰酸酯树脂与基材含氧、氮等的大极性基团形成氢键结合;(3)在多孔材料中形成机械胶接;(4)在橡胶和部分塑料形成过渡层胶接。
五.用途
聚氨酯胶粘剂是目前正在迅猛发展的聚氨酯树脂的一个重要组成部分,具有优异的性能,在许多方面
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