雙組分聚氨酯膠粘劑概述

雙組分聚氨酯膠粘劑概述雙組分聚氨酯膠粘劑概述雙組分聚氨酯膠粘劑是聚氨酯膠粘劑中最重要的一個大類，用途廣，用量大。通常由甲、乙兩個組分組成，兩個組分是分開包裝的，使用前按一定比例配制即可。甲組分(主劑)為羥基組分，乙組分(固化劑)為含游離異氤酸酯基團的組分。也有的主劑為端基NCO的聚氨酯預聚體，固化劑為低分子量多元醇或多元胺，甲組分和乙組分按一定比例混合生成聚氨酯樹脂。雙組分聚氨酯膠粘劑具有以下特點。屬反應性的膠粘劑在兩個組分混合后，發(fā)生交聯(lián)反應，產(chǎn)生固化產(chǎn)物。制備時，可以調節(jié)兩組分的原料組成和分子量，使之在室溫下有合適的粘度，可制成高固含量或無溶劑雙組分膠粘劑。通?？墒覝毓袒?，通過選擇制備膠粘劑的原料或加入催化劑可凋節(jié)固化速度。一般，雙組分聚氨酯膠粘劑有較大的初粘合力，叫加熱固化，其最終粘合強度比單組分膠粘劑大，可以滿足結構膠粘劑的要求。兩個組分的用量可在一定范圍內調節(jié)，一般存在著一定容忍度。兩組分的NCO/OH摩爾比在一般情況下大于或等于1，當固化時，一部分NCO基團參與膠的固化反應，產(chǎn)生化學粘合力，多余的NC0基團在加熱固化時，還可產(chǎn)生脲基甲酸酯、縮二脲等，增加交聯(lián)度，提高了膠層的內聚強度和耐熱性。對于無溶劑雙組分聚氨酯膠粘劑來說，因各組分起始分子量不大，一般來說NCO/OH摩爾比等于或稍大于1，有利于固化完全，特別在粘合密封件時，注意NCO組分不能過量太多。而對于溶劑型雙組分膠粘劑來說，其主劑分子量較大，初粘性能較好，兩組分的用量可在較大范圍內調節(jié)，NCO/OH摩爾比可小于1或大于1的數(shù)倍。當NCO組分（固化劑）過量較多的場合，多異氤酸酯自聚形成堅韌的膠粘層，適合于硬材料的粘接；在NCO組分用量少的場合，則膠層柔軟，可用于皮革、織物等軟材料的粘接。雙組分聚氨酯膠粘劑自問世以來，由于具有性能可調節(jié)性、粘合強度大、粘接范圍廣等優(yōu)點，已成為聚氨酯膠粘劑中品種最多、產(chǎn)量最大的產(chǎn)品。通用型雙組分聚氨酯膠粘劑通用型聚氨酯膠粘劑是以聚己二酸乙二醇酯為原料、以溶劑聚氨酯樹脂為主成分（甲組分），以三羥甲基丙烷一T1）I加成物為固化劑（乙組分）的雙組分聚氨酯膠粘劑。通用型雙組分聚氨酯膠粘劑亦稱101-聚氨酯膠粘劑，是上海新光化工廠最早投入工業(yè)化生產(chǎn)、至今仍是國內生產(chǎn)量最大的聚氨酯膠粘劑，國內用戶達千家以上，主要用于絕緣材料、包裝材料、復合膜、多孔材料、深冷保護材料等的粘接。1.產(chǎn)品規(guī)格通用型雙組分聚氨酯膠粘劑要制訂國家標準，目前正在起草行業(yè)標準，其主要技術指標見表。表通用型雙組分聚氨酯膠粘劑產(chǎn)品的規(guī)格乙組分（固化劑）無色或淺黃色透明液12±160±2--8.0項目\\組分外觀NCO含量，％含固體量，％粘度，25°C甲組分（主劑）淺黃色或茶色粘稠液--30±2,50±230-90剪切強度，MPa8.02.膠粘劑的貯存通用型雙組分聚氨酯膠粘劑組分中含有機溶劑（丙酮、醋酸乙酯等），按易燃品規(guī)定貯運。乙組分中含活潑的異氤酸酯基團，要避免與水等活性基團物質接觸。甲組分在冷天會產(chǎn)生結晶或形成絮狀沉淀，屬正常物理變化，只須在溫水中或采用適當?shù)募訜嵫b置（避免明火）溫熱即可熔化使用。甲、乙組分貯存時間分別為一年和半年。產(chǎn)品包裝有聽裝和玻璃瓶裝兩種。3.使用方法雙組分聚氨酯膠粘劑使用方法的好壞直接影響材料的粘合性能，在粘合前需注意甲乙組分是否過期變質。尤其是乙組分，因容易發(fā)生縮聚反應而變質，宜在低溫密閉條件下保存。聚氨酯膠粘劑的施用一般分為表面處理、膠的配制與涂布、固定與固化以及整飾等步驟，各步驟都要嚴格遵守操作規(guī)程，否則會影響粘接的質量。1.使用方法（1） 表面處理被粘合材料的表面在涂布膠粘劑前必須經(jīng)去污、除銹、脫脂等處理，一般用噴砂、砂輪、砂紙等方法除銹，用甲苯、丙酮、乙醇等溶劑脫脂去油漬。處理后要求表面干燥、平整。鋁-鋁合金表面的處理可用零號砂布打毛和丙酮脫脂，放人65-70°C重銘酸鈉溶液中浸漬30min，用水沖淋，在70C以下烘干備用。重銘酸鈉溶液可用下列配方制備：重銘酸鈉：水：濃硫酸=7.5：65.2：27.3或30：176：50（質量份數(shù)）。低碳鋼的表面用1號砂布打毛，再用三氯乙烯脫脂后即可進行粘接。聚氯乙烯板與泡沫用三氯乙烯脫脂，層壓板和玻璃鋼用零號砂布打毛。木材、紙張、皮帶不平整、不清潔時均須進行表面處理。表面處理方法對鋁-鋁材料粘合強度（剪切強度）的影響見表。剪切強度，MPa處理方法\\剪切強度試樣1試樣2試樣3平均丙酮脫脂零號砂布打毛陽極化化學法5.325.425.465.408.659.199.679.179.3110.9110.8610.3710.9612.2713.9612.40*鐵錨-101膠，甲組分：乙組分=100：50（質量份數(shù)）。（2） 膠液配制膠粘劑的配制視被粘材料的要求而定，甲、乙組分有不同的配比，而且該膠粘劑還可以與它種膠粘劑混用。通用型雙組分聚氨酯膠粘劑甲、乙組分的配比見表。表粘接各種材料用膠的配比被粘合材料甲組分（質量分數(shù)）乙組分（質量分數(shù)）10-1515-3020-50紙張、皮革、木材100一般材料金屬材料100100若要加速固化時間，并使起始粘合力提高，在組分中可加入0.1%-0.3%的三乙醇胺或二乙胺基乙醇。膠粘劑按甲、乙組分比例配制后即可使用。配好的膠粘劑在密閉條件下可貯存半天到一天時間（25°C）,若按甲：乙=100：50配制，貯存期就縮短至3-4h箱溫度越高，貯存期越短；乙組分越多，固化速度越快；膠合層硬度越高，耐熱性能也就越好。膠粘劑甲、乙組分配比對粘合強度的影響見表。表甲、乙組分配比對粘合強度的影響*甲組分：乙組分（質量分數(shù)）100:5100:10100:30100:50100:70100:100剪切強度，MPa*被粘材料為鋁-鋁合金。膠粘劑中加入一定量的填料可增加膠粘層的硬度以及耐熱性，另外還可降低膠粘劑的成本。加入填料量一般為10%-20%（質量份數(shù)），要求填料粒度要細，能均勻分散在膠粘劑內。并要求填料要干燥而且易被膠粘劑潤濕。填料添加量對鋁一鋁粘合強度的影響見表。表填料添加量對鋁-鋁粘合強度的影響填料（質量份數(shù)）甲組分（質量份數(shù)）乙組分（質量份數(shù)）鋁-鋁剪切強度，MPa6.27.411.712.312.413.7--硅藻土5高嶺土5高嶺土10高嶺土2010010010010010010101010507.47.88.812.213.1石英粉、鋁粉、鐵粉、石棉粉以及滑石粉等都可作為通用型聚氨酯膠粘劑的填料。（3）涂布與固化使用配好的膠液進行涂布時，可用油畫筆將膠液涂在已處理的材料表面，第一次涂膠后放置5-10min，再涂第二次，放置10-20min。然后，將被粘合的材料表面貼合在一起，甲0.03-0.05MPa的壓力使其固化，加壓時間為數(shù)分鐘至10h箱粘接件于室溫放置一晝夜即能達到較大的粘合強度，要達最高強度需3-5天。加溫固化可縮短固化時間，如100C時2h、130C時1h，其膠層可達到基本固化。粘接件在未固化前有一定的粘合力，但此時切勿使用于濕熱處。被粘材料的面積較大時可采用油漆用刷或用噴涂法進行施膠。固化溫度對粘合強度的影響見表，各種被粘材料的粘合條件見表。表固化溫度對粘合強度的影響甲組分：乙組分（質量100C固化2h時的剪切室溫固化1天時的剪切分數(shù)）100:10100:50表各種被粘材料的粘合條件被粘材料固定壓力，MPa溫度，°C10070707070時間，h212121212強度，MPa7.312.2強度，MPa6.511.1鋁合金-鋁合金0.05鋼一鋼鐵一鐵木材一木材其他4.粘合性能0.030.030.0150.03通用型雙組分聚氨酯膠粘劑對各種材料的粘合強度見表。鋁-鋁合金粘接件在各種溫度下具有的粘合強度見表。表各種被粘材料的粘合強度①被粘材料剪切強度，MPa被粘材料軟鋼一軟鋼剪切強度，MPa5鋁合金一鋁合金7木材一木材9硬PVC一硬PVC6玻璃鋼一玻璃鋼7層壓板-層壓板②8①甲組分：乙組分：100：100（質量份數(shù)）。②酚醛層壓板。表鋁合金粘接件在各種溫度下的粘合強度各種溫度下的剪切強度，MPa甲組分：乙組分（質量份數(shù)）-73C29C50C70C100C100:10100:50將硬聚氯乙烯以通用型雙組分聚氨酯膠粘劑粘接后，于不同溫度下分別浸入酸性與堿性溶液中各7天后取出，測其剪切強度如表所示。浸入氫氧化鈉溶液中，其膠粘劑膜呈粉狀，而浸入鹽酸中者則發(fā)酥。將鋁一鋁粘接的試樣進行耐油、耐水解及耐濕熱試驗，其粘合性能的變化見表。從耐油試驗數(shù)據(jù)看來，汽油浸泡后者粘合力最高，冷水浸泡者次之，因此，可作為耐水解膠粘劑，但不宜長期使用。然而，經(jīng)過70C熱老化以后，反而使粘合強度提高了，這說明在加熱條件下，聚氨酯膠粘劑固化得更好了。表硬PVC硬PVC粘接件的耐腐蝕試驗濃度與強度\\藥品名空白稱濃度，％剪切強度，MPa表鋁-鋁合金粘接件耐油、耐水、耐濕熱老化試驗濕熱老化（溫度95%-100%）48-53965061675552412987H2S03：（業(yè)）H2S04工業(yè)）HCl（工業(yè)）NaOH（業(yè)）工305106311304介質溫度，C時間，h空白汽油16-2