聚氨酯复合粘合剂的应用

聚氨酯复合粘合剂的应用

1 聚氨酯粘合剂的结构和性能

1．异氰酸酯的加成物。使用时，两组分按比例混合后，主剂的—OH与固化剂的—NCO基进1嵌段共聚物

双组分聚氨酯胶粘剂中，主要通常是含有羟基的聚氨酯多元醇，固化剂往往是多元醇和一步氨酯化反应。因为固化剂一般是三元加成物，这种扩链反应一般生成网状高分子结构，形成牢固的粘结层。固化反应产生软段和硬段相间的嵌段共聚物。

1．2软段和硬段

软段是指线性聚酯、聚醚等，一般来说聚酯型比聚醚型具有更高的强度和硬度，这是因为酯基的极性大，内聚能比醚基（—C—O—C—）高好几倍，所以机械强度高。醚基较易旋转分子柔顺性较好，有优越的低温柔软性。同时醚基的耐水性也比酯基好。

硬段主要指氨酯键，是由—NCO基和—OH基反应而生成。不同的多多异氰酸酯对性能有不同的影响，具有对称结构的异氰酸酯能使分子结构规整，促进结晶，所以粘合剂具有较高的机械强度，芳香族异氰酸酯比脂肪酸内聚力大，也给胶粘剂在机械强度方面作出功献。1．3嵌段共聚物结构变化和性能

软、硬链段相间的分子结构，可示意如下：

—软段—硬段—软段—硬段—软段—

通过调节软、硬段的品种、比例、主链结构的支化程度都可以对胶的性能产生影响。当胶粘剂的分子量一定时，软段分子量大了，就意味着硬段的嵌入量少，会使强度下降。但如果软段是聚酯，分子量越高结晶性也越高，又能使机械强度提高。如果软段是聚醚，则情况就不同了，因为聚醚的分子量越大，规整性就越差。

分子链段结构不同,则其分子的规整性也不同,分子的规整性越好则其结晶性越强。而结晶性对大分子内聚能影响很大，粘合层的粘接力越大。所以要想取得高的粘合强度就要选择高结晶必性的分子结构。影响结晶性的因素很多，如侧基越小、软段分子量越大结晶性越高，可以提高粘合剂的初粘力和最终剥离力。大的侧基会影响结晶性，却可以保护酯键，提高抗热氧化、水解性能，所以结晶度的选择要适度。

1．4主剂分子量对性能的影响

双组分聚氨酯粘合剂的主剂也是软、硬段相间的嵌段共聚物，固化反应不过是进一步的扩链。但固化或熟化之前主剂的分子量将决定复合工艺的适性：分子量小的粘合剂，涂布性能好，流平性好，但初粘强度低；反之，分子量大的初粘性好，却流平性差。胶粘剂的主剂的分子量还会影响固化后最终达到的性能指标，所以要找到一个平衡点，既要考虑加工过程，又要顾及最终效果，适当的分子量是主剂设计的关健。

2 聚氨酯胶粘剂的分类

2．1胶粘剂的粘度和粘度曲线

2．1．1粘度的概念

流体或半流体流动难易的程度叫粘度。我们有这样的经验稀的液体流得快；粘稠的流体在搅拌的时候阻力大。但这不过是咸觉，粘和稠是相对的。这里讨论的是可以定量测定的粘度。比如让液体通过一根细管道，观察液体流动的速度，通过计算求得粘度值。还可以把液体放在容器里面，插队一根螺旋浆，并且让它旋转，测量旋转时的阻力，再把测得的阻力换算成粘度。

上面说的两种方法就是两种粘度测量仪的原理，前一种是粘度杯，后一种是旋转粘度仪。旋转粘度仪测量出来的粘度是绝对粘度，单位叫P.s或map.s。

粘度杯测量的读数是时间（秒），实际测量的是液体通过粘度杯底部小孔的流速。粘度杯的容积旧固定的，流空的时间短，说明流速快，反之则流速慢。流动速度慢，说明粘度大，读出的秒数也大。粘度杯等靠重力测量的仪器测出来的粘度是运动粘度，单位cSt（厘.斯）。

运动粘度×比重=绝对粘度

因为同样粘度的两种物质，比重大的肯定流出时间短些。在油墨说明书中，一般要求白墨比彩墨粘度低1~2秒，实际上彩墨和白墨适宜的工作粘度是差不多的，只是白墨中的钛白粉比重高达3.9，并且含量也高，达25~30%左右，所以白墨比彩墨比重大。

2．2胶粘剂分类的标准

2．2．1以胶粘剂中的异氰酸酯分类

芳香族——异氰酸的NCO基团直接与芳香环相连接，常见的有TDI、MDI。经水解后会变成芳香胺。

脂肪族——NDO基团不直接与芳香环相连接，水解后只生成脂肪胺，一般应用在蒸煮胶中。

2．2．2以树脂分类

聚酯型：剥离强度高，硬度也高，耐高温却不耐水解。

聚醚型：低温柔软性好，耐水性也比聚酯型好，但不耐温，机左强度差一点。

2．2．3以分子量分类

实际上是以粘度分类，一般来就分子量大的聚合物粘度也大。有的粘度仪，如毛细管粘度仪测量出稀溶液的粘度，可以直接计算分子量。如高盟2000S的分子量比501SL分子量低，所以501SL粘度比2000S高。

3．3用粘度分类的目的

2．3．1不同固含量和粘度的胶之间作比较分类

下面表中所列是市售的各种固含量和粘度的胶，有进口的也有国产的。如高盟公司有该类品种的胶就注明在表中。属于同一条浓度——粘度曲线的品种排在一行，虽然它们的固含量和粘度差异很大。6条浓度——粘度曲线在附录《聚氨酯胶粘剂的浓度和涂布》中可查到。

从表中可看出，高盟公司产品尽量做到该分子量范围的最高固含量。有时单纯比较不同胶的粘度，判断那种胶粘度低，这种3500mPa.s，那种2500mPa.s，好象粘度更低，这时还要测测固含量是否一样，固含量微小变化有时会导致粘度有较大差别。

2．3．2对性能作大体估计

（1）初粘力——一般来说分子量大的产品，初粘力好，50%的蒸煮胶初粘力肯定比2~3小时后再使用，实际上放置过程中胶粘剂已发生反应，分子量提高了。

（2）流平性——分子量小，粘度就低，流平性也好。透明蒸煮袋的透明性一般不如普通包装袋，这是不同种类胶的流平性差异导致的。这里讲的流平必性不同于浸润性，而且包括涂布后的流平性。它影响了白点、气泡的数量，是决定复合膜的透明度的因素之一。

（3）选择工作浓度——国产胶粘剂的说明书大多数不提供粘度曲线，不同固含量不同粘度的胶通过分类，找到它们的共性，可以指导我们试胶。例如2050固含量50%，粘度800mPa.s左右；501SL固含66%，粘度7000mPa.s左右，好象两种胶风马牛不相及，看上去501SL似乎粘度还要高一点，通过分类我们知道它们的曲线是一样的，2050的操作工艺可以指导501SL试胶。

试胶时通常用“同样浓度、同样工艺条件”来比较不同类型的胶，以示评价公正。实际上同样浓度不一定是同样粘度，会导致上胶量不一样，结果就会不公正。我们应该在“同样浓度”后面加上“同样粘度”，这样才能保证上胶量一致，分子量差不多。再比较初粘力，剥离强度及其它性能才客观公正。

2．4粘度曲线斜率对使用的影响（分析2050和2000D曲线）

我们看2000D曲线、工作浓度从25%上升至30%，粘度只提高3秒，曲线平直，斜率小，涂布特性好。我们知道，配好的胶粘剂在胶盘中流动，一米宽的设备每十分钟可挥发乙酯400克左右，结果是浓度不断上升。但2000D的上升不大，所以涂布量比较稳定。2050就不一样了，工作浓度从25%上升至30%，粘度上升4秒以上，配胶后粘度本来就高，操作中上升又特别快，涂而量变化就大，易发生各种表观缺陷。所以高粘度胶的使用我们要更加关注。

YH2050、2000D粘度——浓度曲线斜率比较（画不出来，省略）

2．5高盟公司复合粘合剂的分类

（1）低粘度胶。指固含75%以上，适合高工作浓度涂布的普通胶。以高盟2000D为代表，固含量75%，粘度3500mPa.s。低粘度普通胶存在的理由就是为了高浓度涂布，这类胶配置成40%的工作浓度，只有18秒左右，由于减少了溶剂的使用量，其使用成本更低，也更环保。应该注意到，直至目前国内市场，50%固含的高粘度普通胶仍占有很大的份额，而低粘度胶低浓度使用的情况也很普遍，推广高浓度操作的领域还很宽广。

（2）中粘度胶。固含量在72~66%之间，这类胶一般初粘力较高，如2000S初粘力可达2~2.5N/15mm，可用于含铝箔的复合膜生产，还能用于张力系统较差的设备上，可减少或防止隧道现象的产生。高盟2000S铝箔胶不仅初粘力高，更重要的是它含有“亲铝基团“，可提高胶和铝箔面的结合强度。目前进口胶有一种趋势——把蒸煮胶做成中粘度胶，固含量在60~66%左右，理由是蒸煮油墨耐温性一般不会超过120℃，所以用中粘度胶蒸煮胶做彩印蒸煮袋是可行的，优点是涂布性能好，柔软。高盟公司的3150、3166也属于这类胶，可用于水煮袋和盖膜。

（3）高粘度胶。固含量50%以下，常见的是耐121℃至135℃高温蒸煮胶和抗介质胶。高温蒸煮胶除了含苯环比较多外，还含有更多的硅烷和环氧基，用于复合铝/塑蒸煮袋。抗介质胶还具有短支链结构保护酯键，防止降解。高粘度胶一般只能配成25%工作浓度来使用，冬天使用前最好先储存在熟化室，可改善上胶时的涂布性能。

2．5．2与粘度无关的特性

（1）镀铝专用胶。镀铝转移机理目前尚无定论，但胶的特性和镀铝膜的质量肯定是同