双组分聚氨酯胶粘剂的组成和应用
发布时间：2021-12-07 14:14 浏览次数：372前言
双组分聚氨酯胶粘剂通常是由含有NCO的异氰酸酯组分（固化剂）和含有羟基的羟基组分（主剂）组成。在使用时将两种液态组分按照一定比例混合，利用NCO和OH反应生成固体聚氨酯，进而再利用聚氨酯的极性基团与基材表面形成氢键等键合作用，从而起到粘接的作用。
双组分聚氨酯胶粘剂问世较早，发展始于20世纪50年代，拜耳公司首先开发了Desmoders系列二异氰酸酯和Desmophens系列低分子量端羟基聚酯多元醇，将两者按照一定比例配置，可得到Polystal系列的双组分溶剂型聚氨酯胶粘剂，为日后双组分聚氨酯胶粘剂的工业发展奠定了基础。
双组分聚氨酯胶粘剂属于反应性胶粘剂，两组份在混合时发生交联反应而固化粘接。通常可在室温下发生固化，也可加热进行固化，其最终粘合强度一般比单组份聚氨酯胶粘剂大，可以满足结构胶粘剂的要求。此外，双组分聚氨酯的两组分用量可在一定范围内进行调节，配方灵活，通过调节两组分的原料和分子量，能够得到性能各异的产品，可用于塑料、薄膜、金属、木材、玻璃等材料的粘接，粘结范围广。
根据有无溶剂可将双组分聚氨酯胶粘剂分为溶剂型和无溶剂型。
溶剂型双组分胶粘剂虽然对基材的浸润性好、粘结强度大、渗透性强，但不利于环保和健康。
无溶剂型双组分胶粘剂不含溶剂，不会造成由于溶剂挥发产生的污染、操作安全。具有比较好的发展前景。无溶剂型双组分聚氨酯的主剂和固化剂在室温下粘度较高，但仍具有流动性，使用时将两者按比例混合，升温至50-60℃，使其粘度降低，因为它本身不含溶剂，所以不需要经加热干燥这一工序就可直接涂覆在基材上。
组成
双组分聚氨酯胶主要由两种组分组成，在习惯上把多异氰酸酯组分称为甲组分或A组分，把羟基组分称为乙组分或B组分。实际上，甲组分（A组分）也可以是羟基组分，乙组分（B组分）可以为多异氰酸酯组分。A组分（多异氰酸酯组分）主要由多异氰酸酯、小分子扩链交联剂、助剂、填料组成，B组分（羟基组分）主要由多元醇或多元醇与异氰酸酯反应生成的端羟基聚合物、小分子扩链交联剂、催化剂、助剂、填料组成。
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原料 |
作用 |
常用 |
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多异氰酸酯 |
参与固化反应 |
PAPI、MDI、TDI、HDI缩二脲、TDI-TMP加成物、HDI三聚体以及预聚体多异氰酸酯 |
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多元醇 |
参与固化反应 |
聚醚多元醇、聚酯多元醇、蓖麻油及其衍生物等 |
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小分子扩链剂 |
与端NCO基团反应生成氨基甲酸酯或脲基起到扩链作用 |
乙二醇、二乙二醇、１,4-丁二醇、己二醇等 |
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交联剂 |
产生交联形成三维网状结构 |
三羟甲基丙烷、甘油、三乙醇胺等 |
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催化剂 |
加快反应速率 |
三乙烯二胺、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、异辛酸铋、异辛酸锌等 |
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助剂 |
增加附加性能 |
增塑剂、光稳定剂、抗氧剂、着色剂、阻燃剂、除水剂等 |
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填料 |
降低成本，改善硬度或其他性能 |
滑石粉、钛白粉、二氧化硅、分子筛粉末等 |
应用
双组分聚氨酯胶粘剂具有良好的机械性能、附着力，耐化学药品性，性能可调节、粘合强度大、粘结范围广等优点, 广泛应用于金属、塑料、包装材料、绝缘材料等基材的粘接。从应用上分类，可将其分为通用型双组分聚氨酯胶粘剂、复合薄膜用双组分胶粘剂、鞋用双组分胶粘剂、双组分聚氨酯密封胶、双组分聚氨酯结构胶等。
通用型双组分聚氨酯胶粘剂
通常将早期开发应用的一类溶剂型双组分聚氨酯胶粘剂称作“双组分聚氨酯胶粘剂”。这类胶粘剂的主要特点是：以聚己二酸乙二醇酯二醇和甲苯二异氰酸酯为主要原料制得的端羟基聚氨酯有机溶液为主剂，以三羟甲基丙烷-甲苯二异氰酸酯加成物的有机溶液作为固化剂。这类胶粘剂胶膜强韧、耐冲击、耐水、耐油、耐低温性好。广泛应用于金属和非金属材料的粘接，也可用于一般包装材料、装饰材料的复合。
复合薄膜用双组分聚氨酯胶粘剂
复合薄膜用双组分聚氨酯胶粘剂的主剂成分一般为己二酸类聚酯聚氨酯多元醇、共聚酯型聚氨酯多元醇（异氰酸酯改性的共聚酯型多元醇）或芳香族聚酯多元醇。固化剂一般是TMP-TDI加成物。这类胶粘剂的溶剂一般为乙酸乙酯，固含量较低。主要用于包装干燥食品。高性能复合薄膜用胶粘剂配方中可能含有增强粘结力的主剂。使用时将两组分按一定比例混合，再用溶剂稀释到一定浓度，进行涂覆。
鞋用双组分聚氨酯胶粘剂
鞋用聚氨酯胶粘剂以溶剂型双组分聚氨酯胶粘剂为主，这种胶粘剂的主剂是热塑性聚氨酯的溶液，特点是高粘度、低固含量，溶剂挥发后很快结晶固化，高初粘力，适用于鞋材冷粘工艺。鞋用双组分聚氨酯胶粘剂的制备重点在于主剂的合成，主剂主要成分是结晶性聚酯二醇和MDI制得的粘结型TPU。固化剂组分通常是多异氰酸酯类的交联剂。主剂组分常用的溶剂一般为乙酸乙酯、甲苯、甲乙酮等，通常使用混合溶剂。
双组分聚氨酯密封胶
双组分聚氨酯的主剂通常是由聚醚多元醇和多异氰酸酯反应得到的端NCO预聚体；固化剂由聚醚多元醇、多元胺等活性氢化合物、填料、触变剂、抗氧剂、催化剂等组成。另有少量双组分聚氨酯密封胶是以羟基组分（或聚醚填料混合物或端羟基预聚体）为主剂，多异氰酸酯为固化剂。具有固化速率快、耐化学性好、成本低的优点，在建筑和道路工程领域拥有广泛的市场。
双组分聚氨酯结构胶
结构胶是指能够代替螺栓、铆钉或焊接形式用来粘结金属、塑料、玻璃、木材等的结构部件，可长时间经受大载荷的高性能胶粘剂。双组分聚氨酯结构胶通常是无溶剂型双组分聚氨酯胶粘剂。一般固化剂组分是由多元醇与过量多异氰酸酯反应得到的端NCO聚氨酯预聚体组成。主剂部分是由二元胺及其共混物组成。固化后形成聚氨酯-脲。主要应用于汽车、水上运载工具、电梯、浴池、住宅（外装饰材料之间的粘接）等领域。
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