??1.背景

聚氨酯又稱聚氨基甲酸酯，分子結(jié)構(gòu)中含有相當(dāng)數(shù)量的氨基甲酸酯以及脲、醚、酯等基團(tuán)，具有耐磨、耐油、耐酸堿、耐水以及耐化學(xué)藥品等優(yōu)異性能。聚氨酯廣泛應(yīng)用于膠粘劑、涂料、彈性體、泡沫塑料等諸多領(lǐng)域。

單組分聚氨酯玻璃膠是一種無溶劑的反應(yīng)型膠，在膠黏劑的主體材料中含有異氰酸基團(tuán)，在合適的溫度范圍內(nèi)能與空氣中的水反應(yīng)，形成高強(qiáng)度固態(tài)密封膠，這個過程一般稱為潮氣固化。單組分聚氨酯玻璃膠具有立面涂敷不流淌、施工方便、固化速度快等優(yōu)點，固化后更具有粘結(jié)強(qiáng)度高、彈性好、耐水、耐老化及各種有機(jī)溶劑等特點。

無溶劑型單組分聚氨酯膠粘劑是目前國內(nèi)外研究的熱點，其主要優(yōu)點是：1）?無毒，無污染；2）使用前不必進(jìn)行化學(xué)計量和添加其他交聯(lián)劑，可直接使用；3）操作簡便易控，省時省力。其不足之處是：1）初粘力差，凝膠時間較長；2）固化過程中有氣泡產(chǎn)生，導(dǎo)致膠層發(fā)泡膨脹、形成縮孔，從而影響粘接強(qiáng)度；3）黏度大，膠膜厚度難以控制，可操作性欠佳。

?2.單組分聚氨酯膠黏劑

?2.1單組份聚氨酯膠黏劑的組成

聚氨酯膠粘劑配方中一般包括下列的組分：基體、含活性氫化合物、催化劑、擴(kuò)鏈劑、添加劑等。

?2.1.1?基體

基體，又稱為預(yù)聚體，例如異氰酸酯，通常是甲苯二異氰酸?(TDI)、二苯基甲烷二異氰酸酯?(MDI)?或聚合的?MDI；

?2.1.2?含活性氫化合物

含活性氫的化合物，通常是聚酯型多元醇或聚醚型多元醇，也可以是聚乙二醇、聚己內(nèi)酸酯和含羥基化合物的天然油脂；

?2.1.3?催化劑

聚氨酯反應(yīng)常用的催化劑有：有機(jī)叔胺類(如三乙胺)和金屬有機(jī)化合物類(如辛酸亞錫、辛酸鉛、二月桂酸二丁錫等)。有機(jī)叔胺類催化劑能促進(jìn)異氰酸酯與水反應(yīng)放出二氧化碳，金屬類催化劑對異氰酸酯與醇類反應(yīng)有特效，催化劑的影響催化劑加入量一般控制在1%-2‰即可。

?2.1.4?擴(kuò)鏈劑

擴(kuò)鏈劑，通常是多胺；擴(kuò)鏈劑是制備?PU?膠粘劑時常用的一種功能助劑，其特點是相對分子質(zhì)量小、鏈節(jié)短且反應(yīng)活性大。隨著擴(kuò)鏈劑用量的增加，膠粘劑的內(nèi)聚強(qiáng)度增大、軟化點增高、對材質(zhì)的粘接強(qiáng)度增強(qiáng)且活性增大。

?2.1.5?添加劑

添加劑包括干燥劑、阻燃劑、偶聯(lián)劑、抗氧劑、紫外抑制劑、著色劑、粘接促進(jìn)劑、填充物、增塑劑、其它聚合物等。

其中增塑劑可以改善體系中各組分的相容性；調(diào)節(jié)固化物的物理性能，如拉伸強(qiáng)度、低溫柔韌性、延伸率、硬度等；還可以用于降低體系的黏度，使其保持良好的流動。

?2.2常見聚氨酯膠工藝影響因素

?2.2.1?聚酯二元醇對PU膠粘劑性能的影響

聚酯二元醇的主鏈結(jié)構(gòu)對PU膠粘劑的結(jié)晶度、結(jié)晶速率和內(nèi)聚強(qiáng)度等影響較大、主鏈為線性鏈段的聚酯二元醇，其結(jié)晶性和結(jié)晶速率均優(yōu)于主鏈中含側(cè)基的非對稱性鏈段的聚酯二元醇中含側(cè)基的非對稱性鏈段的聚酯二元醇。這是因為側(cè)基的位阻作用會阻礙軟鏈段的應(yīng)變誘導(dǎo)結(jié)晶而以己二酸與其它二元醇為原料反應(yīng)而成的聚酯，其結(jié)晶順序依次為：乙二醇丁二醇己二醇。這是由于用偶數(shù)碳原子二元醇所合成的聚酯，其分子中的供氫基團(tuán)與供電子基團(tuán)較易接近形成氫鍵，從而使聚合物分子鏈較易結(jié)晶，且結(jié)晶速率隨著偶數(shù)碳原子的增加而增加；而以丁二醇聚酯為軟鏈段合成的?PU?膠粘劑具有較快的結(jié)晶速率、較大的拉伸強(qiáng)度、相對較高的軟化點等力學(xué)性能和耐熱性能，且能顯著提高材質(zhì)之間的剝離強(qiáng)度。因此，本實驗選用己二酸與1,4-丁二醇?BDO?反應(yīng)而成的聚酯二元醇作為合成PU膠粘劑的軟鏈段。

?2.2.2?異氰酸酯指數(shù)?R?值對?PU?膠粘劑性能的影響

異氰酸酯指數(shù)?R=n(-NCO)／n(-OH)?，R值對膠粘劑的相對分子質(zhì)量、表面張力、貯存穩(wěn)定性及粘接強(qiáng)度等影響較大。表l列出了不同?R?值對膠粘劑性能的影響。

?2.2.3?擴(kuò)鏈劑對PU膠粘劑性能的影響

擴(kuò)鏈劑是制備PU膠粘劑時常用的一種功能助劑，其特點是相對分子質(zhì)量小、鏈節(jié)短且反應(yīng)活性大。隨著擴(kuò)鏈劑用量的增加，膠粘劑的內(nèi)聚強(qiáng)度增大、軟化點增高、對材質(zhì)的粘接強(qiáng)度增強(qiáng)且活性增大。

?2.2.4催化劑對?PU?膠粘劑性能的影響

IPDI中與異氰酸酯基相連的是供電子基團(tuán)，異氰酸酯基中碳原子的電負(fù)性很大，與活潑氫化合物的反應(yīng)活性比甲苯二異氰酸?(TDI)、二苯基甲烷二異氰酸酯?(MDI)?等相對較小。為了提高?IPDI?與羥基化合物的反應(yīng)速率，一般加入催化劑。合成?PU?膠粘劑常用的催化劑是有機(jī)金屬化合物和三元胺，如二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、三元胺和三亞乙基二胺等。但三元胺易促進(jìn)異氰酸酯的三聚反應(yīng)，形成網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)；為促進(jìn)線型結(jié)構(gòu)的生成，防止交聯(lián)，可選用二月桂酸二丁基錫為催化劑。

?2.2.5反應(yīng)溫度和時間對?PU?膠粘劑性能的影響

反應(yīng)溫度對合成?PU?膠粘劑的性能影響不大，但對反應(yīng)速度的影響較大。