聚氨酯胶黏剂合成汇总.docx

聚氨酯胶黏剂
聚氨酯可看做是一种含软链段和硬链段的嵌段共聚物。
软段由低聚物多元醇组成（分子量4000以下的聚醚或聚酯多元醇），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。为了获得较好的粘结强度，通常采用聚酯作为PU的软段。但聚醚型的PU比聚酯型耐水解性好。
聚酯和聚醚由二元酸与二元醇缩聚而成，为提高耐热性，可采用芳族二元酸，为保持柔韧性，采用芳族与脂肪族混合二元酸；二元醇均为脂肪族，也多用混合醇，以提高其功能性。高取代多元醇聚酯比乙二醇聚酯的耐水解性高；但其制得的端羟基聚酯活性比后者低。
聚酯多元醇相对分子质量为300-50000，最好为10000.相对分子质量低，内聚力低，胶黏剂粘结强度不足，太高，反应较难控制，易产生凝胶。聚酯的Tg为-30-45℃，以-20-20℃为佳。Tg太高，胶层柔韧性欠佳；太低，胶黏剂粘度太低。由聚酯多元醇与多异氰酸酯组成的胶黏剂，其硬度应与复合薄膜匹配，以免粘结层脱层、破裂。
硬段由多异氰酸酯或其与小分子醇类扩链剂组成。
分子结构如下：

软段的影响
聚酯型PU具有较高的强度、硬度、粘附力、抗热氧化性；聚醚型PU具有较好的柔顺性，优越的低温性能，较好的耐水性；
聚酯和聚醚中侧基越小、醚键或酯键之间亚甲基数越多、结晶性软段分子量越高，PU结晶性越高，机械强度和胶接强度越大。
一般来说，假定PU分子量相同，其软段若为聚酯，则PU的强度随聚酯二醇分子量的增加而提高；若软段为聚醚，则PU的强度随聚醚二醇分子量的增加而下降，不过伸长率却上升。
硬段的影响
对称性的而异氰酸酯（MDI）制备的PU具有较高的模量和撕裂强度；芳香族异氰酸酯制备的PU强度较大，抗热氧化性能好；
二元胺扩链的PU具有较高的机械强度、模量、粘附性和耐热性，且较好的低温性能。
聚氨酯的合成反应：

官能度是三或者更多：

主要影响因素bA+_/1C:9$)&b\D①聚酯二元醇的选择以己二酸为原料合成的聚酯，结晶速度顺序为乙二醇＜1,4-丁二醇＜1,6-己二醇。这是由于以偶数碳原子二元醇合成的聚酯，其分子中的供氢基团与供电子基团比较容易接近，较易形成氢键，而使聚合物分子链较易结晶，且随偶数碳原子的增加而增加。而以丁二醇聚酯为软链段合成聚氨酯胶黏剂具有较高的结晶温度、快的结晶动力学性能和相对高的软化点等力学性能和耐热性能，且能显著提高材质之间的剥离强度。随着聚酯分子量的增大，聚氨酯胶块的硬度、拉伸强度都逐渐减小，而断裂伸长率却逐渐增大，选用PBA-3000较合适。}e\"VhAl/<h-)zI②扩链剂用量对胶黏剂性能的影响随着扩链剂BDO加入量的增加，胶黏剂的黏度、软化、软化点和粘接强度等各项指标均有所提高，但超过一定范围时，胶黏剂剥离强度下降，为1.2mol时，所合成的聚氨酯胶黏剂粘接强度较好xfRp_;l+R#W~jQ5N③n(NCO)/n(OH)对胶黏剂性能的影响随n(NCO)/n(OH)的增大，胶黏剂的黏度逐渐增大，初粘强度和终粘强度也增大，n(NCO)/n(OH)过小，胶黏剂的黏度和内聚强度较小；过大的胶黏剂黏度太高，对材质的浸润性较差，为1.03~1.05时较合适。)7575r5on#O&④催化剂对胶黏剂性能的影响随着催化剂用量的增加，IPDI的反应速度明显增加，但用量过大，反应速度过快，难以控制用量过小则催化作用不明显，为聚酯的0.5%比较合适5,Fq:j)MxW。<^YvgQ
聚氨酯的固化和胶接机理
聚氨酯胶黏剂的固化
单组份预聚体胶的固化
单组分预聚体胶可以常温湿固化。因预聚体是带有—NCO的弹性体高聚物，遇空气中的潮气即和H2O反应生成含有—NH2的高聚物，并进一步与—NCO反应生成含有脲基的高聚物。
这种湿固化型不需要其他组分，使用方便，具有一定的强度和韧性。由于湿固化，胶层中有气泡产生，—NCO含量越高，气泡越多，因此预聚体的—NCO含量不能过高。
此外，胶接强度受湿度影响很大，湿度以40-90%之间为宜。
双组分预聚体胶固化
双组分胶黏剂的一组分时端基含有—NCO的预聚体或者多异氰酸酯单体；另一组分是固化剂（如胺类化合物）或者含羟基化合物，或者同时存在。
一般胺类比醇类活性大，采用不同固化剂可以调节固化时间并获得不同性能的聚氨酯。
当预聚体—NCO含量高时，可用低分子二元醇或端基含—NCO的聚酯、聚醚与固化剂并用，以改善预聚体胶的弹性。
当与具体—NCO含量低时，可以用多官能度的胺类或醇类，以获得高度交联的聚氨酯。
聚氨酯胶黏剂的胶接机理
对固体材料进行粘接必须满足下列条件：
接触角尽可能小，到达完全润湿；
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：
异氰酸酯基与基材活泼氢反应形成化学键胶接；
异氰酸酯树脂与基材含氧、氮