单组分聚氨酯胶粘剂配方和合成机理

单组分聚氨酯胶粘剂配方和合成机理

单组分聚氨酯胶粘剂配方和合成机理

单组分聚氨酯胶粘剂配方和合成机理

湿固化型聚氨酯胶

1.湿固化机理：湿固化型聚氨酯胶粘剂中含有活泼的NCO基团，当暴露于空气中时能与空气中的微量水分子发生反应；粘接时，它能与基材表面吸附的水以及表面存在羟基大呢感活性氢基团发生化学反应，生成脲键结构。因此湿固化型聚氨酯胶粘剂固化后的胶层组成是聚氨酯胶粘剂—聚脲结构。

2.软木用聚氨酯胶:将以NCO为端基的聚氨酯胶粘剂应用于软木碎屑的粘接，由林产化工厂于软木碎屑中加入胶粘剂，混合均匀，加热压制成型，制成软木板材、片材等制品，用作保温、隔音等材料，其特点是耐水、防腐蚀。该胶粘剂是聚氨酯湿固化胶粘剂和密封剂的基础粘料，若对配方稍加调整，亦即加入一定比例的三官团的聚氧化丙烯三醇(如N-330)，制成的NCO端基的预聚体胶粘剂即可作为下列材料的粘料(基料)：

(1)聚氨酯浇注型橡胶的基料；

(2)建筑用聚氨酯防水材料的粘料；

(3)田径运动场地用聚氨酯橡胶跑道(塑胶跑道)胶面层的粘料；

(4)聚氨酯密封胶粘剂的粘料。

该胶粘剂还可用于聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫等的粘接，使用方便，无公害，受到用户欢迎。

3.配方1：聚氧化丙烯多元醇(M=3000) 51份

MDI 26份

TDI(80/20) 8.7份

1，4-丁二醇 4.1份

将上述四组分原料混合，在80℃反应3h后，降温，用10份二甲苯稀释，制得NCO含量约7.3％的预聚体。该预聚体可作为弹性基材的胶粘剂。具有耐水、柔韧性好、强度高等优点。胶膜的拉伸强度可达43.1MPa，伸长率360%，在80℃热水中浸泡7天后仍能保持较好的强度。

配方2：聚氧化丙烯三醇(M=6000) 400份

聚氧化丙烯二醇(4／=2000) 1000份

MDI315份

氢化萜烯酚醛树脂180份

按以上配方原料制成预聚体，再加人气相法二氧化硅、滑石粉等填料以及增塑剂、叔胺和有机锡类催化剂，制成含填料的预聚体。

按HDI缩二脲1610份、r-巯丙基三甲氧基硅烷40份、二甲基硅烷427份、二甲基哌嗪1.3份制成硅烷化合物。

单组分聚氨酯胶粘剂按预聚体：硅烷化合物：萜烯增粘剂=271：6：70(质量份数)混合配制。用于玻璃-帆布、铝-铝、冷轧钢-冷轧钢的粘接。

配方3：高活性聚醚多元醇(M=5500) 2556份

PAPI(平均官能团度2．1) 5108份

苯乙烯568份

丙烯腈568份

高活性聚醚多元醇与PAPI于100℃反应，制得预聚体，于此预聚体中，要3h内慢慢加人苯乙烯和丙烯腈的混合液，并每隔1h添加28份偶氮二异丁腈(ABIN)，最后再反应2h，并于120℃减压抽除未反应单体，制得产品粘度为6000Pa·s，外观为浅褐色不透明的粘稠液，NCO含量为12.9％。

称取上述预聚体100份，加入20份炭黑、2.5份惰性填料，制成湿固化接枝型单组分聚氨酯胶粘剂，其剪切强度达8MPa，而且有触变性。而未接枝的胶粘剂，其剪切强度为5MPa，外观为自由流动的粘稠液。

配方4 ：聚醚多元醇(M=2800) 200份

辛酸亚锡0.4份

二月桂酸二丁基锡 2 份

萜烯酚醛树脂20份

烃类溶剂10份

滑石粉50份

将TDI、MDI辛酸亚锡、滑石粉以及烃类溶剂混合搅拌45-65min，再加人聚醚多元醇、萜烯酚醛树脂以及二月桂酸二丁基锡，混合均匀后制得单组分湿固型聚氨酯胶粘剂。该胶粘剂于空气中固化交联时间为4-5h，贮存期大于6个月。

4.影响湿固化型聚氨酯胶粘剂性能的因素

1．制备湿固型聚氨酯胶粘剂所用的聚醚多元醇有聚氧化丙烯二醇及三醇、聚四氢呋喃二醇、共聚醚二醇及三醇等。常用的聚酯有聚己二酸—烷基二醇及三醇等。这些齐聚物多元醇分子量通常在500-3000之间。聚醚多元醇型预聚体粘度小，成本低。聚酯型聚氨酯预聚体粘度较大，但制成胶的粘合强度比聚醚型要好，有的预聚体采用聚酯和聚醚混合体系作为多元醇原料。

2．大多数单组分湿固化型胶粘剂的适用期较长，可在室温下固化，因以水为固化剂，因此要求空气的相对湿度至少在40％以上，固化时间最短需0.5-1h，长者至数十小时，如是才能达到表面不粘的程度。因此，通常需用夹具将粘接件固定。粘接面积不宜太大，以免胶层中间固化不完全。有的湿固化型聚氨酯胶粘剂在施胶时，采用增湿器或水解决固化时间长的问题。

3．湿固化聚氨酯胶粘剂中异氰酸酯基(NCO)的含量对胶的性能有较大的影响。一般，NCO含量低，预聚体分子量较高，则胶的粘度大，胶的贮存期、适用期和固化时间较短。粘度过大时需加溶剂或增塑剂进行稀释，以使之达到合适的施胶粘度。NCO含量高，则胶的粘度小，可制得无溶剂单组分胶粘剂，贮存期和固化时间相对较长。湿固化聚氨酯胶粘剂中NCO含量通常在2％—10％之间。

4．胶层的涂胶量要影响固化时间。涂胶层薄，则固化时间短。在粘接非常干燥的材料或涂胶量多的场合，作为固化剂的水分量相对来说显得不充分，或不易渗透到胶层内部，需很长时间才能完全固化，有的甚至固化不完全。提高固化温度，有利于水分参加反应，缩短固化时间。当被粘材料的含水量过高、空气湿度较大、胶所含的NCO含量较高、固化温度又较高时，胶粘剂固化较快。这种情况下易产生较多的二氧化碳，而使胶层产生泡沫，降低粘合强度。

5.潜固化型聚氨酯胶粘剂

由预聚体—潜固化剂组成的湿固化型单组分聚氨酯胶粘剂，当它遇到潮气或水分时，潜固剂分解成含活性氢基团的化合物，这种化合物与NCO基团反应的活性比水高，能显著提高胶粘剂的初粘性，同时可避免胶层产生气泡。

1．嗯唑烷和环胺

潜固剂为念唑烷类(oxazolidine)和环胺类(cyclicaminals)化合物。

2．酮亚胺化合物

潜固剂是酮亚胺化合物。

将端羟基聚丁二烯100份和TDI34.5份制成预聚体，25℃下将预聚体与甲苯二胺丁酮亚胺20份搅拌均匀，即制成单组分胶粘剂。将它用于软PVC薄膜的粘合，180。剥离强度为2.1kN／m。

由酮亚胺作潜固剂制成的单组分聚氨酯胶粘剂，存在着贮存稳定性问题，因为酮亚胺也能极缓慢地直接与NCO基团反应，贮存过程中粘度慢慢增加。也有报道指出，在组分中添加沸石吸附1，8-二胺基-对