??1.背景

聚氨(an)酯(zhi)又稱聚氨(an)基甲酸(suan)酯(zhi)，分子結構中含有相當數量的氨(an)基甲酸(suan)酯(zhi)以(yi)(yi)及脲(niao)、醚、酯(zhi)等基團，具(ju)有耐(nai)(nai)磨、耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)酸(suan)堿、耐(nai)(nai)水以(yi)(yi)及耐(nai)(nai)化學藥品等優異性能。聚氨(an)酯(zhi)廣泛應用于膠粘劑、涂料、彈性體、泡沫塑料等諸多領域。

單組分聚氨酯玻璃(li)膠(jiao)是(shi)一種無(wu)溶(rong)劑的(de)(de)反應(ying)型(xing)膠(jiao)，在(zai)膠(jiao)黏劑的(de)(de)主體(ti)材料中含有(you)異氰酸基團，在(zai)合(he)適的(de)(de)溫度(du)范圍內(nei)能與空氣(qi)中的(de)(de)水反應(ying)，形成高(gao)強(qiang)度(du)固態密封膠(jiao)，這個過程一般稱為潮氣(qi)固化(hua)。單組分聚氨酯玻璃(li)膠(jiao)具有(you)立面涂敷不(bu)流淌、施工(gong)方便、固化(hua)速度(du)快等(deng)優點，固化(hua)后更具有(you)粘結強(qiang)度(du)高(gao)、彈(dan)性(xing)好、耐水、耐老化(hua)及各種有(you)機溶(rong)劑等(deng)特(te)點。

無溶劑型(xing)單組分聚氨酯膠粘劑是目前國內外研究(jiu)的熱點，其主要優點是：1）?無毒，無污染；2）使用前(qian)不必進行(xing)化學(xue)計(ji)量和添加(jia)其他交聯劑，可直接(jie)使用；3）操作簡便易控，省(sheng)時省(sheng)力。其不足之處是：1）初(chu)粘力(li)差(cha)，凝膠時間較(jiao)長(chang)；2）固(gu)化(hua)過程中有氣泡(pao)產生(sheng)，導致膠層發泡(pao)膨脹(zhang)、形成縮孔，從而影(ying)響(xiang)粘接強(qiang)度；3）黏(nian)度大，膠膜厚度難(nan)以(yi)控制(zhi)，可操作性欠佳。

?2.單組(zu)分(fen)聚(ju)氨酯(zhi)膠(jiao)黏劑

?2.1單組(zu)份(fen)聚氨(an)酯膠黏劑(ji)的組(zu)成

聚氨(an)酯膠粘劑配方中(zhong)一般包(bao)括下列的組分：基體、含活性氫化合(he)物、催化劑、擴鏈劑、添(tian)加(jia)劑等。

?2.1.1?基體

基體(ti)，又稱為預聚體(ti)，例如異(yi)氰酸酯，通常是甲苯二異(yi)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(qing)化合物

含活性氫(qing)的(de)化合物，通常(chang)是(shi)(shi)聚(ju)(ju)酯(zhi)(zhi)型多(duo)(duo)元醇(chun)(chun)或聚(ju)(ju)醚型多(duo)(duo)元醇(chun)(chun)，也可以是(shi)(shi)聚(ju)(ju)乙二醇(chun)(chun)、聚(ju)(ju)己內酸酯(zhi)(zhi)和含羥基(ji)化合物的(de)天(tian)然油(you)脂(zhi)；

?2.1.3?催化劑(ji)

聚氨酯反應常用的催化劑有：有機叔(shu)胺類(如三乙胺)和金(jin)屬有(you)機(ji)化(hua)合物類(如辛(xin)酸(suan)亞錫、辛(xin)酸(suan)鉛、二月桂(gui)酸(suan)二丁錫等)。有機叔胺類催化(hua)(hua)劑(ji)能促進異(yi)氰酸酯與水反(fan)應放出(chu)二氧化(hua)(hua)碳，金屬類催化(hua)(hua)劑(ji)對異(yi)氰酸酯與醇(chun)類反(fan)應有特效，催化(hua)(hua)劑(ji)的影響(xiang)催化(hua)(hua)劑(ji)加入量一般控制在1%-2‰即可。

?2.1.4?擴鏈劑

擴鏈(lian)劑(ji)，通常是多胺；擴鏈(lian)劑(ji)是制備?PU?膠粘劑時常用的一種(zhong)功(gong)能助劑，其特點是相對(dui)分子質(zhi)量(liang)小、鏈節短且(qie)反應(ying)活性大。隨著擴鏈劑用量(liang)的增(zeng)(zeng)(zeng)加，膠粘劑的內聚強(qiang)(qiang)度增(zeng)(zeng)(zeng)大、軟化點增(zeng)(zeng)(zeng)高、對(dui)材質(zhi)的粘接強(qiang)(qiang)度增(zeng)(zeng)(zeng)強(qiang)(qiang)且(qie)活性增(zeng)(zeng)(zeng)大。

?2.1.5?添加劑

添加劑(ji)(ji)包括(kuo)干燥劑(ji)(ji)、阻燃劑(ji)(ji)、偶聯劑(ji)(ji)、抗氧劑(ji)(ji)、紫(zi)外抑(yi)制劑(ji)(ji)、著(zhu)色劑(ji)(ji)、粘接促進(jin)劑(ji)(ji)、填充物、增塑(su)劑(ji)(ji)、其它聚(ju)合(he)物等。

其中(zhong)增塑劑可以改善體系中(zhong)各(ge)組分的相容性；調節(jie)固化物的物理性能，如拉伸強度(du)、低(di)溫柔(rou)韌(ren)性、延伸率、硬度(du)等；還可以用(yong)于降低(di)體系的黏度(du)，使其保持良(liang)好的流動。

?2.2常見聚(ju)氨酯膠工藝影響因素(su)

?2.2.1?聚酯二元醇對PU膠粘劑(ji)性能的影響

聚酯二元醇的(de)主鏈結構對PU膠粘(zhan)劑的(de)(de)(de)結晶(jing)度、結晶(jing)速(su)率和(he)內聚(ju)強(qiang)度等影(ying)響較大、主鏈(lian)為(wei)線性鏈(lian)段(duan)的(de)(de)(de)聚(ju)酯(zhi)(zhi)(zhi)二(er)(er)(er)(er)元醇，其結晶(jing)性和(he)結晶(jing)速(su)率均優于主鏈(lian)中(zhong)含側基(ji)的(de)(de)(de)非對稱性鏈(lian)段(duan)的(de)(de)(de)聚(ju)酯(zhi)(zhi)(zhi)二(er)(er)(er)(er)元醇中(zhong)含側基(ji)的(de)(de)(de)非對稱性鏈(lian)段(duan)的(de)(de)(de)聚(ju)酯(zhi)(zhi)(zhi)二(er)(er)(er)(er)元醇。這是因為(wei)側基(ji)的(de)(de)(de)位(wei)阻作用會(hui)阻礙軟鏈(lian)段(duan)的(de)(de)(de)應變誘導結晶(jing)而以己二(er)(er)(er)(er)酸與其它二(er)(er)(er)(er)元醇為(wei)原料(liao)反應而成的(de)(de)(de)聚(ju)酯(zhi)(zhi)(zhi)，其結晶(jing)順序依次為(wei)：乙二(er)(er)(er)(er)醇丁二醇(chun)己二(er)醇。這(zhe)是由于用(yong)偶數碳原(yuan)子二(er)元醇所合(he)成(cheng)的(de)(de)聚酯(zhi)，其(qi)分(fen)子中(zhong)的(de)(de)供氫基團與供電子基團較易接近形成(cheng)氫鍵，從而(er)使聚合(he)物分(fen)子鏈較易結晶(jing)，且結晶(jing)速率隨著(zhu)偶數碳原(yuan)子的(de)(de)增(zeng)加而(er)增(zeng)加；而(er)以丁二(er)醇聚酯(zhi)為軟鏈段(duan)合(he)成(cheng)的(de)(de)?PU?膠粘劑具有較快(kuai)的(de)結晶(jing)速(su)率、較大的(de)拉伸強(qiang)度、相對較高的(de)軟化點等力(li)學(xue)性能(neng)和(he)耐熱性能(neng)，且能(neng)顯著(zhu)提高材(cai)質之間的(de)剝離強(qiang)度。因此，本實驗選用己二酸與1,4-丁二醇?BDO?反應而(er)成的聚(ju)酯(zhi)二元(yuan)醇作(zuo)為合成PU膠粘劑的軟鏈段。

?2.2.2?異氰酸酯指(zhi)數?R?值(zhi)對?PU?膠粘劑性能(neng)的影響(xiang)

異氰酸酯指數?R=n(-NCO)／n(-OH)?，R值對膠(jiao)粘劑的(de)相(xiang)對分子質量、表面(mian)張(zhang)力、貯存穩定性及粘接強度等影響較(jiao)大。表l列出了(le)不(bu)同?R?值對膠粘劑性能的影響(xiang)。

?2.2.3?擴鏈(lian)劑對PU膠(jiao)粘劑性能的(de)影響

擴(kuo)鏈劑是制備(bei)PU膠粘劑(ji)時(shi)常用(yong)(yong)的(de)(de)一種(zhong)功能助劑(ji)，其特點是相對分子質量(liang)小、鏈節(jie)短且反應(ying)活(huo)性大。隨著擴鏈劑(ji)用(yong)(yong)量(liang)的(de)(de)增加，膠粘劑(ji)的(de)(de)內聚(ju)強(qiang)度增大、軟化點增高、對材質的(de)(de)粘接強(qiang)度增強(qiang)且活(huo)性增大。

?2.2.4催(cui)化劑對(dui)?PU?膠粘劑性能的(de)影(ying)響

IPDI中(zhong)與異(yi)氰(qing)酸酯基(ji)相連的是供電子(zi)基(ji)團，異(yi)氰(qing)酸酯基(ji)中(zhong)碳原子(zi)的電負(fu)性(xing)很大(da)，與活潑氫化合物的反應(ying)活性(xing)比(bi)甲(jia)苯二(er)異(yi)氰(qing)酸?(TDI)、二苯基甲烷二異氰酸酯?(MDI)?等相對(dui)較小。為了提高(gao)?IPDI?與羥基化合物的反應速率，一般加入(ru)催化劑。合成?PU?膠(jiao)粘(zhan)劑常用的催化(hua)劑是(shi)有機(ji)金屬化(hua)合物和(he)三元(yuan)胺，如二月(yue)桂酸二丁(ding)基錫(xi)、辛(xin)酸亞錫(xi)、三元(yuan)胺和(he)三亞乙基二胺等(deng)。但三元(yuan)胺易促進異(yi)氰酸酯的三聚反應，形成(cheng)網狀交(jiao)聯結構；為促進線型結構的生成(cheng)，防止交(jiao)聯，可選用二月(yue)桂酸二丁(ding)基錫(xi)為催化(hua)劑。

?2.2.5反應溫度和時間對?PU?膠粘劑(ji)性能的影響

反應溫度對(dui)合成(cheng)?PU?膠粘劑的性能影響不(bu)大(da)，但對反(fan)應速(su)度的影響較大(da)。