聚氨酯膠粘劑的應(yīng)用及制備研究

方超

天津市合成材料工業(yè)研究所有限公司 天津 300220

聚氨酯膠粘劑是一種在分子鏈中含有異氰酸酯基( - NCO)或者含有氨基甲酸酯基團(tuán)( - NHCOO - )的膠粘劑[1]，是一種優(yōu)良的黏接劑，以其經(jīng)濟(jì)性、質(zhì)量高以及應(yīng)用面廣泛而廣受好評(píng)。目前市面上的聚氨酯膠粘劑種類(lèi)十分繁多。

表1 聚氨酯膠粘劑分類(lèi)

如表1，聚氨酯膠粘劑按照不同的用途、不同的結(jié)構(gòu)性質(zhì)有不同的分類(lèi)，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。

1 聚氨酯膠粘劑的應(yīng)用

1.1 在建筑行業(yè)的應(yīng)用

聚氨酯膠粘劑是一種無(wú)毒害、低污染的膠粘劑，而且具有良好的耐低溫、耐老化的特性，十分受建筑行業(yè)的歡迎。過(guò)去常用的木材膠粘劑含有大量甲醛，危害人們身體健康，而聚氨酯膠粘劑則沒(méi)有這一缺點(diǎn)，它廣泛應(yīng)用在建筑行業(yè)用的PVC材料粘接、夾心板的生產(chǎn)以及建筑防水涂料等等。

1.2 在汽車(chē)行業(yè)的應(yīng)用

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，汽車(chē)已進(jìn)入千家萬(wàn)戶(hù)，而汽車(chē)結(jié)構(gòu)中又需要大量的金屬、塑料、復(fù)合材料、玻璃等等，這就造成汽車(chē)用的膠粘劑的需求量持續(xù)增長(zhǎng)。特別是玻璃這一方面，在汽車(chē)上應(yīng)用最為廣泛的聚氨酯膠粘劑主要有裝配擋風(fēng)玻璃內(nèi)裝件用雙組分聚氨酯膠粘劑及水性聚氨酯膠、片狀模塑復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)膠粘劑、用單組分濕固化聚氨酯密封膠、粘接玻璃纖維增強(qiáng)塑料等等。我國(guó)地域廣闊，不同地域氣候環(huán)境也不盡相同，而列車(chē)行駛又是長(zhǎng)途遠(yuǎn)征，特別是西藏等高海拔地域，這要求聚氨酯膠粘劑必須要有對(duì)環(huán)境氣候良好的適應(yīng)性，能克服避免濕熱帶來(lái)老化、光老化等問(wèn)題，否則會(huì)造成嚴(yán)重的安全事故。而目前看來(lái)，在這方面的研究還應(yīng)進(jìn)行進(jìn)一步的探索。

1.3 在包裝方面的應(yīng)用

軟包裝行業(yè)隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使得規(guī)模不斷擴(kuò)大，又以其環(huán)保衛(wèi)生、輕便易貯存等獨(dú)特優(yōu)良的綜合性能，成為應(yīng)用最廣的一種包裝用品。而聚氨酯膠粘劑由于其優(yōu)異的性能，可將不同性質(zhì)的薄膜材料粘接在一起，從而得到具有綜合性質(zhì)的耐寒、耐油、耐藥品、耐磨等軟包裝用復(fù)合薄膜，目前在國(guó)內(nèi)外各大市場(chǎng)中，聚氨酯膠粘劑已經(jīng)成為軟包裝用復(fù)合薄膜加工的主要膠粘劑。

此外，隨著制造業(yè)生產(chǎn)工藝的不斷研究改進(jìn)，以及人們環(huán)保意識(shí)的不斷提高，高端的環(huán)保型膠粘劑的市場(chǎng)也具有十分廣闊的前景[2]，政府及企業(yè)應(yīng)該將目光投向這一領(lǐng)域，不斷開(kāi)發(fā)探索，以期在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中搶得先機(jī)。

1.4 在制鞋領(lǐng)域的應(yīng)用

我國(guó)人口基數(shù)大，是一個(gè)鞋業(yè)大國(guó)；而我國(guó)同時(shí)也是一個(gè)農(nóng)、工業(yè)大國(guó)，對(duì)于鞋子質(zhì)量的要求一直在不斷提高，鞋用膠粘劑的生產(chǎn)、發(fā)展，也在不斷地更新?lián)Q代。隨著技術(shù)的不斷成熟，人們環(huán)保意識(shí)不斷提高，以及資源的不斷減少，膠粘劑在經(jīng)歷3代發(fā)展以后 ，第4代以“環(huán)保無(wú)溶劑型”和“水基型”為主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)，在保證質(zhì)量的同時(shí)，又不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，更加不會(huì)破壞資源，這種新型鞋用膠粘劑的出現(xiàn)，使得我國(guó)聚氨酯膠粘劑研發(fā)技術(shù)更進(jìn)一步。近些年來(lái)，我國(guó)水性聚氨酯的制備創(chuàng)新工藝已日趨成熟[1]。

2 聚氨酯膠粘劑的制備研究

2.1 封端型MDI水性聚氨酯膠粘劑

采用預(yù)聚法合成封端型水性聚氨酯乳液，后加入適量增稠劑制備膠粘劑，并施膠應(yīng)用于PVC板材，然后對(duì)聚氨酯乳液及膠粘劑的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征；研究結(jié)果表明：水性聚氨酯的合成率較高，結(jié)構(gòu)中有明顯的硬段和軟段結(jié)構(gòu)；MDI-50摻量的增大有助于拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、吸水率以及膠合強(qiáng)度的提升，同時(shí)會(huì)減小膠粘劑的斷裂伸長(zhǎng)率。

2.2 單組分聚氨酯粉末膠粘劑

以聚己二酸一縮二乙二醇酯二醇（PDA3000）為軟段、以二異氰酸酯（IPDI、HDI）、1，4-丁二醇（BDO）和二羥甲基丙酸（DMPA）為硬段，合成聚氨酯預(yù)聚體；通過(guò)溶液聚合法將預(yù)聚體分散造粒，實(shí)現(xiàn)合成與造粒為一體，一步法制備單組分聚氨酯粉末膠粘劑。

2.3 雙組分聚氨酯結(jié)構(gòu)膠

采用蓖麻油、聚氧化丙烯二醇（PPG400）、二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI-50）為原料，合成了羥基封端聚氨酯預(yù)聚體；與雙酚A改性聚氧化丙烯醚（BP-33）復(fù)配組合得到雙組分聚氨酯膠粘劑的主劑，使用多苯基多亞甲基多異氰酸酯（PAPI）作為固化劑，再以m（主劑）∶m（固化劑）=4∶1的質(zhì)量比混合后得到雙組分聚氨酯結(jié)構(gòu)膠。

我國(guó)關(guān)于聚氨酯膠粘劑的制備研究仍在發(fā)展階段，雖已有了較大的進(jìn)步，但是與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍存在一定差距，仍需要繼續(xù)探索[2]。

3 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)對(duì)于聚氨酯膠粘劑的探索研發(fā)開(kāi)始于20世紀(jì)60年代，活躍于80年代，但與其他發(fā)達(dá)國(guó)家成熟的研發(fā)體系相比，我國(guó)聚氨酯膠粘劑的研究仍處于初步探索階段，特別是在21世紀(jì)的今天，各行各業(yè)全面發(fā)展，而聚氨酯膠粘劑又廣泛應(yīng)用于各行業(yè)，因此，我國(guó)應(yīng)該加深開(kāi)發(fā)研究，探索更環(huán)保、無(wú)毒無(wú)害的聚氨酯膠粘劑，政府大力支持企業(yè)自主研究，使我國(guó)聚氨酯工業(yè)的發(fā)展更上一層樓。