第六章聚氨酯胶黏剂.ppt

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第六章第六章聚氨酯聚氨酯胶黏剂胶黏剂第一节第一节概述概述w聚氨酯胶黏剂聚氨酯胶黏剂（PolyurethaneAdhesive）是指在分子链中是指在分子链中含有氨基甲酸酯基团含有氨基甲酸酯基团（NHCOO）和和/或异氰酸酯基或异氰酸酯基（NCO）的胶黏剂。

它具有优异的性能，且应用领域广泛。

的胶黏剂。

它具有优异的性能，且应用领域广泛。

德国德国Bayer公司公司的聚氨酯胶黏剂专家的聚氨酯胶黏剂专家GunterFestel指出：

指出：

聚氨酯胶黏剂的多样性几乎为每一种粘接难题都准备了聚氨酯胶黏剂的多样性几乎为每一种粘接难题都准备了解决的方法。

解决的方法。

w1849年年德国化学家德国化学家Wurts用烷基硫酸盐与氰酸钾进行用烷基硫酸盐与氰酸钾进行复分解反应，首次合成了复分解反应，首次合成了脂肪族脂肪族异氰酸酯化合物；异氰酸酯化合物；1850年年德国化学家德国化学家Hoffman用二苯基甲酰胺合成了用二苯基甲酰胺合成了苯基异氰酸苯基异氰酸酯酯；1884年年，Hentschel用胺或胺盐与光气反应合成了异氰用胺或胺盐与光气反应合成了异氰酸酯，成为酸酯，成为工业上工业上合成异氰酸酯的方法。

合成异氰酸酯的方法。

w目前合成异氰酸酯的方法虽有目前合成异氰酸酯的方法虽有27种种之多，但是之多，但是100多年多年来，来，工业工业化合成异氰酸酯的方法仍是化合成异氰酸酯的方法仍是伯胺光气法伯胺光气法，其他的，其他的合成方法仍处于试验或中试阶段。

近年来合成方法仍处于试验或中试阶段。

近年来硝基化合物硝基化合物和一和一氧化碳在高温高压催化下合成异氰酸酯的方法有望成为新氧化碳在高温高压催化下合成异氰酸酯的方法有望成为新的工业化合成方法。

的工业化合成方法。

w1937年，德国化学家年，德国化学家Bayer聚氨酯工业的奠基人，与聚氨酯工业的奠基人，与其同事发现异氰酸酯能与含活泼氢的化合物发生反应，其同事发现异氰酸酯能与含活泼氢的化合物发生反应，如二异氰酸酯与二元胺反应能制成有强度的聚合物，从如二异氰酸酯与二元胺反应能制成有强度的聚合物，从而奠定了聚氨酯化学基础，并首次利用异氰酸酯与多元而奠定了聚氨酯化学基础，并首次利用异氰酸酯与多元醇化合物制得聚氨酯树脂。

醇化合物制得聚氨酯树脂。

w第二次世界大战期间，德国拜耳公司用第二次世界大战期间，德国拜耳公司用4，4，4三苯基甲烷三异氰酸酯胶接金属和合成橡胶三苯基甲烷三异氰酸酯胶接金属和合成橡胶获得成功，应用于坦克的履带上，使聚氨酯胶黏剂首次工获得成功，应用于坦克的履带上，使聚氨酯胶黏剂首次工业化。

该公司还首先以三异氰酸酯和聚酯多元醇为原料开业化。

该公司还首先以三异氰酸酯和聚酯多元醇为原料开发了商品名为发了商品名为Polystal的系列双组分溶剂型聚氨酯胶黏剂。

的系列双组分溶剂型聚氨酯胶黏剂。

为日后聚氨酯胶黏剂工业的发展奠定了基础。

为日后聚氨酯胶黏剂工业的发展奠定了基础。

w美国美国第二次世界大战后于第二次世界大战后于1953年年引进德国技术，开发引进德国技术，开发了以了以蓖麻油蓖麻油和和聚醚多元醇聚醚多元醇为原料的聚氨酯胶黏剂。

为原料的聚氨酯胶黏剂。

1968年，年，Goodyear公司开发了无溶剂型聚氨酯结构胶黏剂公司开发了无溶剂型聚氨酯结构胶黏剂“Pliogrip”，并成功地应用于汽车用玻璃纤维增强塑料，并成功地应用于汽车用玻璃纤维增强塑料的胶的胶接。

接。

1978年年又开发了单组分湿固化型聚氨酯胶黏剂，又开发了单组分湿固化型聚氨酯胶黏剂，1984年年美国市场上又出现了反应型热熔聚氨酯胶黏剂。

美国市场上又出现了反应型热熔聚氨酯胶黏剂。

w日本日本于于1954年年引进德国和美国聚氨酯技术，引进德国和美国聚氨酯技术，1960年年生产聚氨酯原料，生产聚氨酯原料，1966年开始生产聚氨酯胶黏剂。

年开始生产聚氨酯胶黏剂。

1975年年日本日本光洋公司光洋公司开发成功开发成功“乙烯类聚氨酯乙烯类聚氨酯”水性胶黏剂，于水性胶黏剂，于1981年年投入工业化生产。

目前日本聚氨酯胶黏剂的研究与投入工业化生产。

目前日本聚氨酯胶黏剂的研究与生产十分活跃，生产十分活跃，与美国、西欧与美国、西欧一起成为聚氨酯生产、出口一起成为聚氨酯生产、出口大国。

大国。

w1.聚氨酯胶黏剂的特点聚氨酯胶黏剂的特点w

（1）优点）优点w聚氨酯胶黏剂因含有极性很强、化学活泼性很高的聚氨酯胶黏剂因含有极性很强、化学活泼性很高的异氰酸酯基和氨酯基，它与含有活泼氢的材料，如泡沫塑异氰酸酯基和氨酯基，它与含有活泼氢的材料，如泡沫塑料、木材、皮革、织物、纸张、陶瓷等多孔材料和金属、料、木材、皮革、织物、纸张、陶瓷等多孔材料和金属、玻璃、橡胶、塑料等表面光洁的材料都有着优良的化学胶玻璃、橡胶、塑料等表面光洁的材料都有着优良的化学胶接力。

接力。

w调节聚氨酯树脂的配方可控制分子链中软缎与硬段调节聚氨酯树脂的配方可控制分子链中软缎与硬段w比例及结构，制成不同硬度和伸长率的胶黏剂。

比例及结构，制成不同硬度和伸长率的胶黏剂。

w可加热固化，也可以室温固化。

可加热固化，也可以室温固化。

w固化属于加聚反应，没有副产物产生，因此不易使固化属于加聚反应，没有副产物产生，因此不易使胶合层产生缺陷。

胶合层产生缺陷。

w低温和超低温性能特别优良，超过所有其他类型的胶低温和超低温性能特别优良，超过所有其他类型的胶黏剂。

其胶合层可在黏剂。

其胶合层可在-196，甚至，甚至-253下使用。

下使用。

w具有良好的耐磨、耐水、耐油、耐溶剂、耐化学药品、具有良好的耐磨、耐水、耐油、耐溶剂、耐化学药品、耐臭氧及防霉菌等性能。

耐臭氧及防霉菌等性能。

w

（2）缺点）缺点w在高温、高湿下易水解而降低胶合强度。

在高温、高湿下易水解而降低胶合强度。

2.聚氨酯胶粘剂的分类聚氨酯胶粘剂的分类w聚氨酯胶黏剂的类型和品种很多，其分类方法也很多，聚氨酯胶黏剂的类型和品种很多，其分类方法也很多，一般可按照反应组成、溶剂形态、包装、用途、固化方式一般可按照反应组成、溶剂形态、包装、用途、固化方式等方法分类。

等方法分类。

（1）按照反应组分进行分类）按照反应组分进行分类w多异氰酸酯胶黏剂多异氰酸酯胶黏剂（单体胶粘剂）（单体胶粘剂）w含异氰酸酯基含异氰酸酯基聚氨酯聚氨酯胶黏剂胶黏剂w主要组成含异氰酸酯基主要组成含异氰酸酯基聚氨酯预聚体，多聚氨酯预聚体，多异氰酸酯和异氰酸酯和多羟基化合物的反应生成物。

是多羟基化合物的反应生成物。

是聚氨酯聚氨酯胶黏剂胶黏剂中最重要的中最重要的一部分，有一部分，有单组分单组分、双组分双组分、溶剂型溶剂型、无溶剂型等类型。

、无溶剂型等类型。

（1）按照反应组分进行分类）按照反应组分进行分类w含羟基聚氨酯胶黏剂含羟基聚氨酯胶黏剂w含羟基含羟基的线型的线型聚氨酯聚合物，由聚氨酯聚合物，由二二异氰酸酯异氰酸酯与与二官能度二官能度的聚酯或聚醚反应生成。

的聚酯或聚醚反应生成。

w属属双组分双组分胶黏剂胶黏剂

（2）按照溶剂形态进行分类）按照溶剂形态进行分类w溶剂型聚氨酯胶黏剂溶剂型聚氨酯胶黏剂w水性聚氨酯胶黏剂水性聚氨酯胶黏剂（乳液胶黏剂）（乳液胶黏剂）w无无溶溶剂剂型型聚聚氨氨酯酯胶胶黏黏剂剂（活活性性溶溶剂剂，固固体体型型，热热熔熔胶等）胶等）（3）按照组分进行分类）按照组分进行分类w单组分聚氨酯胶黏剂单组分聚氨酯胶黏剂ww双组分聚氨酯胶黏剂双组分聚氨酯胶黏剂（API、醇醇+预聚体）预聚体）（4）按照固化方式进行分类）按照固化方式进行分类w热固性聚氨酯胶黏剂热固性聚氨酯胶黏剂w常温固化型聚氨酯胶黏剂常温固化型聚氨酯胶黏剂w湿固化型聚氨酯胶黏剂湿固化型聚氨酯胶黏剂w紫外光固化型聚氨酯胶黏剂紫外光固化型聚氨酯胶黏剂（5）按照用途进行分类按照用途进行分类w通用型聚氨酯胶黏剂、食品包装用聚氨酯胶黏剂、鞋用通用型聚氨酯胶黏剂、食品包装用聚氨酯胶黏剂、鞋用聚氨酯胶黏剂、木材加工用聚氨酯胶黏剂、建筑用聚氨酯聚氨酯胶黏剂、木材加工用聚氨酯胶黏剂、建筑用聚氨酯胶黏剂、结构用聚氨酯胶黏剂等。

胶黏剂、结构用聚氨酯胶黏剂等。

第二节第二节聚氨酯聚氨酯胶黏剂胶黏剂的原料的原料w无论是异氰酸酯胶黏剂，还是聚氨基甲酸酯胶黏剂，无论是异氰酸酯胶黏剂，还是聚氨基甲酸酯胶黏剂，都需要异氰酸酯单体。

都需要异氰酸酯单体。

异氰酸酯异氰酸酯（Isocyanate）是一大类）是一大类含有异氰酸基（含有异氰酸基（N=C=O）的有机化合物。

异氰酸酯基由）的有机化合物。

异氰酸酯基由于其累积于其累积双键双键和碳原子两边的和碳原子两边的电负性很大电负性很大的氮氧原子作的氮氧原子作用，使之具有很高的反应活性，能与绝大多数含活泼氢的用，使之具有很高的反应活性，能与绝大多数含活泼氢的物质发生反应。

物质发生反应。

1.异氰酸酯异氰酸酯w常用的异氰酸酯主要有芳香族类和脂肪类两种。

常用的异氰酸酯主要有芳香族类和脂肪类两种。

芳香芳香族类族类的主要有：

的主要有：

TDI（2,4甲苯二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯或2,6甲苯甲苯二异氰酸酯）、二异氰酸酯）、MDI（二苯基甲烷（二苯基甲烷-4,4二异氰酸酯）、二异氰酸酯）、NDI（1,5萘二异氰酸酯）、萘二异氰酸酯）、PAPI（多亚甲基多苯基多（多亚甲基多苯基多异氰酸酯）等；异氰酸酯）等；w脂肪族类脂肪族类的主要有：

的主要有：

HDI（六亚甲基二异氰酸酯）、（六亚甲基二异氰酸酯）、HMDI（二环己基甲烷（二环己基甲烷-4,4-二异氰酸酯）、二异氰酸酯）、IPDI（异（异佛尔酮二异氰酸酯）等。

佛尔酮二异氰酸酯）等。

w由于由于TDI价格较低而且在价格较低而且在2,4甲苯二异氰酸酯甲苯二异氰酸酯中两个中两个不同位置的不同位置的异氰酸根异氰酸根活性活性差异很大，有利于化学反应中差异很大，有利于化学反应中的分子设计，应用较为广泛。

的分子设计，应用较为广泛。

wMDI比比TDI制备的制备的异氰酸酯异氰酸酯具有较高的模量和撕裂强度，具有较高的模量和撕裂强度，因为因为MDI对称，产生结构规整有序的相区结构。

对称，产生结构规整有序的相区结构。

w芳香族异氰酸酯芳香族异氰酸酯制备的制备的聚氨酯聚氨酯，由于具有刚性的，由于具有刚性的芳环芳环，硬段硬段内聚能增大，其强度比来自内聚能增大，其强度比来自脂肪族脂肪族的的异氰酸酯异氰酸酯生生产的产的聚氨酯聚氨酯大，并且抗氧化性能也好。

大，并且抗氧化性能也好。

w异氰酸酯异氰酸酯根据对动物实验以及对人的作用，将其归类根据对动物实验以及对人的作用，将其归类于危害性物料，在运输规范中也被视为危险品。

于危害性物料，在运输规范中也被视为危险品。

2.聚酯多元醇聚酯多元醇w大部分为二官能度。

大部分为二官能度。

w一般要求酸值为一般要求酸值为0.30.5mgKOH/g为宜。

为宜。

w聚酯多元醇易于吸湿，贮运应避免大气中水分进入。

聚酯多元醇易于吸湿，贮运应避免大气中水分进入。

w为了减少可逆反应，温度不应超过为了减少可逆反应，温度不应超过120。

3.聚醚多元醇聚醚多元醇w是是端羟基端羟基的齐聚物，主链上的烃基由醚键连接。

的齐聚物，主链上的烃基由醚键连接。

w是以是以低分子量低分子量的多元醇、多元胺或含活泼氢的化合物的多元醇、多元胺或含活泼氢的化合物为起始剂，与为起始剂，与氧化烯烃氧化烯烃在催化剂作用下开环聚合而成。

在催化剂作用下开环聚合而成。

4.催化剂催化剂w主要需用主要需用NCO/OH反应催化剂和反应催化剂和NCO/H2O反应催化剂。

反应催化剂。

w

（1）有机锡类催化剂：

有机锡类催化剂：

w此类催化剂催化此类催化剂催化NCO/OH反应比催化反应比催化NCO/H2O反应强，反应强，聚氨酯胶黏剂制备时大多采用此类催化剂。

聚氨酯胶黏剂制备时大多采用此类催化剂。

w

（2）叔胺类催化剂：

叔胺类催化剂：

w此类催化剂对此类催化剂对促进与水的反应促进与水的反应特别有效。

特别有效。

w一般用于制备聚氨酯泡沫塑料，发泡型聚氨酯胶黏剂以一般用于制备聚氨酯泡沫塑料，发泡型聚氨酯胶黏剂以及低温固化型、潮气固化型聚氨酯胶黏剂。

及低温固化型、潮气固化型聚氨酯胶黏剂。

5.溶剂溶剂w为了调整聚氨酯胶黏剂的黏度，便于工艺