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时起作用的。

一方面要求镀铝胶固化后柔软，所以涂布量也影响镀铝转移，还要对铝表面亲和性好。

另一方面镀铝膜也必须保持一定的表面张力，这就意味着要控制镀铝膜的库存时间。

高盟公司镀铝胶有501S和501SL，是不断改进的两代产品。

使用时要注意控制乙酯的含水量和杂质含量，注意熟化时间对镀铝转移的影响。

（2）抗助剂胶。

原理是高分子结构中有对助剂相包容的成份，防止胶和膜之间形成低分量物质的弱介面层。

抗助剂胶主要品种是501SL，用于厚PE膜复合的洗衣粉袋特别有效。

（3）快干胶。

所谓快干胶是指快固化，加温熟化其实也是加速固化。

固化过程是开始快，随着熟化时间延长，速度越来越慢熟化室中的胶一般不会达到100%固化。

确定熟化时间取决于下一道工序的要求，比如后一道工序是分切、包装，那么只要能保证分切卷料的端面不发粘即可。

而需要制袋的产品要求熟化时间更长点，因为没有固化的胶象热融胶，制袋过程中烫刀的热量能使胶微融，抗剪切力下降，产生层间滑动形成随道。

造成复合膜层间滑动的剪切力是两层膜的不同收缩率引起的。

快干胶一般是分子中含有反应活性高的基团，所以熟化8小时就能进行下道工序操作。

但还要注意下道工序的工艺条件，比如烫缝（封口）宽度超过30mm，应适当增加熟化时间。

3 双组分胶粘剂使用3．1复合材料结构和胶粘剂选择复合软包装除了提供产品信息，吸引消费者，便于销售外，另一类重要功能是对主品的保护，所以产品的质量需要包装质量来保障，复合材料的结构也主要由其保护功能决定。

3．1．1风味食品有很多商品是以其特有的芳香气味构成商品价值的,如固体饮料、咖啡等，因此包装结构需要考虑三个方面的因素：1商品本身的芳香气味因散发而消失。

2外来气味侵入商品。

3包装材料的残留溶剂被商品吸收。

综合考虑下述结构：PET/（挤复）AL/（挤复）PE用高盟YH4501作底涂剂（AC剂）可显著地提高剥离强度。

3．1．2防潮包装多数商品或多或少都含有一定的水份，随着水份的变化有时商品的价值会明显下降，新鲜食品、冷冻食品、面包点心等必须防止商品水份干燥；饼干等干燥食品、药品又要防止水分的侵入。