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聚氨酯膠粘劑

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聚氨酯膠粘劑是指在分子鏈中含有氨基甲酸酯基團(-NHCOO-)或異氰酸酯基(-NCO)的膠粘劑。聚氨酯膠粘劑分為多異氰酸酯和聚氨酯兩大類。多異氰酸酯分子鏈中含有異氰基(-NCO)和氨基甲酸酯基(-NH-COO-),故聚氨酯膠粘劑表現出高度的活性與極性。與含有活潑氫的基材,如泡沫、塑料、木材、皮革、織物、紙張、陶瓷等多孔材料,以及金屬、玻璃、橡膠、塑料等表面光潔的材料都有優良的化學粘接力。
中文名
聚氨酯膠粘劑
外文名
Polyurethane Adhesive
別    名
烏利當膠
主要分類
多異氰酸酯和聚氨酯
特    點
VOC含量、低或無環境污染、不燃等

聚氨酯膠粘劑簡介

聚氨酯膠粘劑是目前正在迅猛發展的聚氨酯樹脂中的一個重要組成部分,具有優異的性能,在許多方面都得到了廣泛的應用,是八大合成膠粘劑中的重要品種之一。
聚氨酯膠粘劑具備優異的抗剪切強度和抗衝擊特性,適用於各種結構性粘合領域,並具備優異的柔韌特性。
聚氨酯膠粘粘劑具備優異的橡膠特性,能適應不同熱膨脹係數基材的粘合,它在基材之間形成具有軟-硬過渡層,不僅粘接力強,同時還具有優異的緩衝、減震功能。 聚氨酯膠粘粘劑的低温和超低温性能超過所有其他類型的膠粘劑。
水性聚氨酯膠粘劑具有低VOC含量、低或無環境污染、不燃等特點,是聚氨酯膠粘劑的重點發展方向。

聚氨酯膠粘劑發展史

1940年德國的研究人員發現三苯基甲烷一4,4’-三異氰酸酯可粘接金屬與丁鈉橡膠,在第二次世界大戰中使用到坦克履帶上。20世紀50年代以後,Bayer公司開發了esmorhurs系列(二異氰 酸酯和多異氰酸酯)和esmophens系列(低分子量端羥基聚酯多元醇)。按一定量的esmbd和esmoplen可配製成:Polystal系 列商品(雙組分溶劑型聚氨酯膠黏劑)。
日本於1954年引進德國和美國技術,1960年生產聚氨酯材料,1966年開始生產聚氨酯膠黏劑,開發成功乙烯類聚氨酯水性膠黏劑,並於1981年投入工業化生產。日本聚氨酯膠黏劑的研究與生產十分活躍,並與美國、西歐一起成為聚氨酯生產、出口大國 。
中國於1956年研製並生產三苯基甲烷三異氰酸酯(列克納膠),很快又生產了甲苯二異氰酸酯(TDI)、雙組分溶劑型聚氨酯膠黏劑,1966年聚氨酯膠黏劑投入生產,至今仍為中國聚氨酯膠黏劑中產量最大的品種。20世紀80年代以來陸續從國外引進許多先進的生產線和產品,其中需要大量進口的聚氨酯膠黏劑與其配套,因此,促進了國內研究單位加速聚氨酯膠黏劑的開發,特別是在1986年以後,中國聚氨酯工業 進入迅速發展時期,1994年國家正式批准成立“中國聚氨酯工業協會,下設“聚氨酯膠黏劑委員會”,該委員會業已成為全國聚氨酯膠黏劑技術與信息交流的中心。

聚氨酯膠粘劑分類

(1)按反應組成分類按反應組成可分為多異氰酸酯膠黏劑、含異氰酸酯基的聚氨酯膠黏劑、含羥基聚氨酯膠黏劑和聚氨酯樹脂膠黏劑。
(2)按用途與特性分類按用途與特性分類可分為通用型膠黏劑、食品包裝用膠黏劑、鞋用膠黏劑、紙塑複合用膠黏劑、建築用膠黏劑、結構用膠黏劑、超低温用膠黏劑、發泡型膠黏劑、厭氧型膠黏劑、導電性膠黏劑、熱熔型膠黏劑、壓敏型膠黏劑、封閉型膠黏劑、水性膠黏劑以及密封膠黏劑等。 [1] 

聚氨酯膠粘劑原理

無論哪種聚氨酯膠粘劑,都是體系中的異氰酸酯基團與體系內或者體系外含活潑氫的物質發生反應,生成聚氨酯基團或者聚脲,從而使得體系強度大大提高而實現粘接的目的。

聚氨酯膠粘劑產品特點

高性能水性聚氨酯膠粘劑具有以下特點:
(1)耐水、耐介質性好。
(2)粘接強度高,初粘力大。
(3)良好的貯存穩定性。
(4)耐凍融,耐較高温度。
(5)乾燥速度較快,低環境温度下成膜性良好。
(6)施工工藝佳。
要達到以上幾點,除合成高性能水性聚氨酯外,配膜助劑的選擇也尤為重要。
聚氨酯預聚體的合成原料主要是低聚物多元醇二異氰酸酯。低聚物多元醇通常分為聚醚多元醇和聚酯多元醇兩類,由聚醚多元醇製得的預聚體有良好的水解穩定性,較好的柔韌性和延伸性,且耐低温性能好;而聚酯多元醇型預聚體內聚力大,粘接強度高.
聚氨酯膠粘劑使用方法
恪諾化工聚氨酯膠粘劑具有高固體含量、低粘度、工藝適用性好、粘合力強、無毒等優點是適用於鋁箔(OPA),預處理過的聚乙烯(HDPE,LDPE)、聚丙烯(OPP,CPP)、聚酯(PET)、聚酰胺(PA,ONY)薄膜,噴塗金屬的薄膜,玻璃紙之間複合的雙組份溶劑型聚氨酯類粘合劑
主要規格:
雙組份溶劑型聚氨酯類膠粘劑
主劑
固化劑
外觀
黃色透明液體
黃色透明液體
固含量
75±2%
60±2%
粘度
3000±500釐泊
2500±500釐泊
溶劑
醋酸乙酯
醋酸乙酯
比重
1.15
1.2
特點:本產品粘度低有很好的經濟性,有良好的機械加工性能和潤濕性能,複合後初粘效果特別明顯,有良好的透明度和彈性,耐老化,無氣味。
使用説明:(重量)5份主劑配:1份固化劑:醋酸乙酯6-8-10(根據塗膜厚度)
1、溶劑適合用醋酸乙酯、溶劑中含水量不得超過300PPM, 不適用芳香族、甲苯類、醇類溶劑。
2、稀釋方法:必須按要求的固體含量往主劑中加入溶劑,進行攪拌後,再將固化劑加入到稀釋好的主劑中,
並充分攪拌。
配方:
固含量
%
主劑
KG
固化劑
KG
稀釋劑
KG
粘度Ford杯
4㎜/20℃秒
75
4
1
6.5-10
22-23
50
4
1
5.25-7
18-19
45
4
1
4.5-6
15-16
40
4
1
4-5
13-14
3、適用期:配製好的粘合劑的適用期決定於粘合劑的固體含量、存放温度和稀釋劑中的水份,一般配製好的粘合劑存放於密閉容器中,可使用約1-2天無明顯的粘度增加。超過使用期的粘合劑或膠桶中的舊膠都會對複合製品的質量有不良的影響。
4、塗布:可適應於任何光輥及網線輥的幹法複合機
5、塗布量:為適應複合製品的使用目的和材質構成的不同要求,幹基塗布量可以2-6g/㎡間選擇。需進行熱加工或深度成型加工的複合膜,塗膠量較大,反之則塗膠量較小。對於印刷過的膜塗膠量相應調整。
6、工作濃度:根據塗膠量的花輥濃度決定工作濃度。濃度越高,經濟性越好,一般推薦使用濃度在25-40%之間選擇。
7、乾燥:為使塗上膠粘劑的薄膜上的溶劑完全揮發乾淨,必須注意有足夠的風量、風速和温度。如乾燥系統分三段時,在膜入口到出口的温度梯度控制在50-60℃到70-80℃或60-80-90℃。
8、粘合温度:取決於複合基材的性質和質量,採用儘可能高的温度,一般控制在50-90℃。易受温度影響的薄膜採用50-60℃,其它薄膜可採用70-80℃。
9、複合壓力:在不損壞薄膜的情況下,應儘可能提高複合壓力。
10、熟化:主劑和固化劑在複合加工後並不立即具有高的粘接強度,需要將製品送入熟化室24-48小時後,冬天和夏天的作業環境是不同的,請加註意。初步複合好的複合膜要儘可能熟化至少一天後才能進行復卷或製造三層複合膜。
11、剩餘膠液:超過8小時或出現白濁化、半透明或增稠現象,則不可繼續使用。
貯存:
在未開封的、包裝完好的容器中貯存於防曬、乾燥處、貯存期為8個月,打開包裝後要在短期內用完。
薄膜電暈處理要求:
聚乙稀和聚丙稀薄膜必須經過電暈處理,聚乙稀薄膜的表面張力儘可能達到42達因,不得低於40達因:聚丙稀薄膜的表面張力不應低於39達因。

聚氨酯膠粘劑應用

聚氨酯膠粘劑的多樣性為許多粘接難題都準備瞭解決的方法,且特別適用於其他類型膠粘劑不能粘接或粘接有困難的地方。
此外,聚氨酯膠粘劑還具有韌性可調節、粘合工藝簡便、極佳的耐低温性能以及優良的穩定性等等特性。正是由於聚氨酯膠粘劑這種優良的粘接性能和對多種基材的粘接適應性,使其應用領域不斷擴大,在國內外近年來成為發展最快的膠粘劑。
1、汽車用聚氨酯膠粘劑
新型汽車結構中引入大量的輕質金屬複合材料和塑料,造成汽車用膠粘劑和密封膠持續增長。在汽車上應用最為廣泛的聚氨酯膠粘劑主要有裝配擋風玻璃用單組分濕固化聚氨酯密封膠;粘接玻璃纖維增強塑料和片狀模塑複合材料的結構膠粘劑、內裝件用雙組分聚氨酯膠粘劑及水性聚氨酯膠等。汽車內飾件也是膠粘劑用量增長的一個領域。在過去相當長的一段時間內,中國汽車製造業一直從國外進口聚氨酯擋風玻璃膠,直到“八五”期間,研製開發這種膠才被列入國家重點科技攻關項目。汽車上應用廣泛的水性聚氨酯膠粘劑是指聚氨酯溶於水或分散於水中而形成的膠粘劑。大多數水性聚氨酯是線性熱塑性聚氨酯,由於其塗膜沒有交聯,分子質量較低,因而耐水性耐溶劑性、膠膜強度等性能還較差,必須對其進行改性,以提高其性能。聚酯和丙烯酸的雜和分散體與脲二酮和異氰脲酸酯配合,製備的汽車修補清漆,不需要高速攪拌設備,容易混合在一起,具有良好的粘附性能。
2、木材用聚氨酯膠粘劑
隨着世界性森林資源急劇減少和中國天然林資源保護工程的實施,小木材拼大板就要求膠粘劑粘接強度和耐久耐候等性能優於木材本身。膠粘劑用量的多少,已成為衡量木材工業技術發展水平的標誌。過去人們用的木材膠粘劑多為以甲醛為主要原料的脲醛樹脂酚醛樹脂三聚氰胺甲醛樹脂,但由於遊離的甲醛存在,產品使用期間會逐漸向周圍散發甲醛氣體,造成環境污染。木材加工行業已開始將目光投向新型的環保膠粘劑聚氨酯膠,以期減少對環境的污染。木工行業使用的單組分濕氣固化聚氨酯膠粘劑是液態的,在室温下使用。通常其粘接強度高、柔韌性和耐水性好,並能和許多非木基材(如紡織纖維、金屬、塑料、橡膠等)粘接。單組分聚氨酯膠粘劑在測試中所表現出的幹、濕強度均要好於酚醛膠粘劑。粘接前,在粘接基材表面塗布羥甲基間苯二酚(HMR)偶合劑可以提高粘接強度, HMR可以加強所有熱固型木材膠粘劑的粘接強度。當木材表面預塗HMR偶合劑時,單組分聚氨酯膠粘劑的強度和耐久性可以滿足大部分嚴格的測試要求。
3、鞋用聚氨酯膠粘劑
中國是一個製鞋大國,鞋用膠粘劑的發展經歷3代後,隨着全球性環保意識的提高,以及石油危機的加劇,促使第4代環保無溶劑型和水基型鞋用粘膠劑的出現。水性聚氨酯的製備工藝已日趨成熟。對於一些低極性鞋材如SBS等材質的粘接,聚氨酯膠粘劑的剝離強度達不到要求。通過添加增粘樹脂等進行改性,可開發出具有結晶度高、結晶速度快、內聚強度大和剝離強度較理想的聚氨酯鞋用膠粘劑。
4、包裝用聚氨酯膠粘劑
軟包裝又稱軟罐頭,以其輕質方便、保鮮期長、衞生、易貯存運輸、易拆開、垃圾量少及貨架效應良好等獨特的綜合性能,現已超過硬包裝如塑料、玻璃瓶和罐等。聚氨酯膠粘劑由於其優異的性能,可將不同性質的薄膜材料粘接在一起得到耐寒、耐油、耐藥品、透明、耐磨等各種性能的軟包裝用複合薄膜。在國內外市場中,聚氨酯膠粘劑已經成為軟包裝用複合薄膜加工的主要膠粘劑。在國內膠粘劑市場中,包裝用複合薄膜製造業中,聚氨酯膠粘劑用量僅次於製鞋業而居第二位。用於包裝的聚氨酯膠粘劑品種繁多,如水基聚氨酯膠粘劑、熱熔型聚氨酯膠粘劑、溶劑型聚氨酯膠粘劑、無溶劑型聚氨酯膠粘劑。其中常用的聚氨酯熱熔膠又可分為2類:(1)熱塑性聚氨酯彈性體熱熔膠:(2)反應型熱熔膠熱塑性熱熔膠的主要缺點是粘度較高,故對塗布表觀質量的影響較大。反應型聚氨酯熱熔膠粘劑是在傳統熱熔膠基礎上發展起來的一類新型膠粘劑,它不僅有傳統熱熔膠初粘性好和後固化性能優的特點,又具有聚氨酯的組成結構多變和性能調節範圍大的優點,對多種基材具有優良的粘接性能。另外,在包裝用水性聚氨酯膠方面,由於乳化劑的使用或分子中親水性離子基團的引入,使其耐水性降低,對提高其耐水性的研究已成為熱點。同時由於水的熱容較大,故如何提高其固含量從而提高其乾燥速度,也是當下亟待解決的問題之一。
5、建築用聚氨酯膠粘劑
聚氨酯膠粘劑除具有無毒、無污染、使用方便等優點,還具有其它膠粘劑無法比擬的優點,即優良的耐低温、耐溶劑、耐老化、耐臭氧及耐細菌性能,在建築鋪裝材料的應用中發揮着重要作用。廣泛應用於彈性橡膠地墊、硬質橡膠地磚和鋪設塑膠跑道運動場中。新型雙組分聚氨酯膠粘劑突破傳統膠粘劑剪切強度與剝離強度的矛盾,可使兩者同時達到較高使用強度,在建築用鋼板的粘接中體現出優異的性能,粘接牢固且不易產生形變,而且室温可調固化速度,使該聚氨酯膠在使用上方便易行,應用廣泛。聚氨酯膠粘劑在建築用PVC材料粘接,夾心板生產以及建築防水塗料中都得到廣泛使用。
6、油墨用聚氨酯粘接劑
水性油墨被列為環境友好型印刷首選。常温交聯水性聚氨酯膠粘劑可製得適合凹版印刷的單組分聚氨酯水性油墨,該水性油墨高光耐水、強附着、乾性可調、色彩鮮豔、層次清晰、無毒不燃、耐侯、粘稠易控 ,與其它水性油墨相比,對各種承印物材料具有廣泛的適應性。聚氨酯- 聚丙稀酸酯作為水性油墨的連接料,在油墨薄膜印刷品乾燥過程中,綜合了聚氨酯膠粘劑和聚丙烯酸酯的性能,由此改性得到的乳液對薄膜也具有較好的附着牢度
彩印行業所用的基膜主要有聚酯膜、尼龍膜、聚丙烯膜、聚乙烯膜等幾種,選擇油墨的關鍵在於其應對這幾種基膜均具有良好的附着力。使用分子中含有羥基的氯乙烯-丙烯酸羥乙酯共聚物大分子二元醇小分子擴鏈劑甲苯二異氰酸酯共同反應,可製得的新型聚氨酯膠粘劑,能有效地提高彩印油墨的品質。
7、書籍裝訂用聚氨酯膠粘劑
近20年來,在書籍裝訂中,熱熔膠的應用已經獲得了迅猛發展。其原因主要是低價平裝書生產有了驚人的增長,與此同時產生了無線裝訂工藝,由於EVA熱熔膠具有很好的粘接性和彈性,國內市場上使用的書籍裝訂熱熔膠絕大部分為EVA型熱熔膠。但EVA型熱熔膠價格昂貴,而且EVA型熱熔膠具有記憶性等缺點。聚氨酯熱熔膠則可彌補以上缺陷,該膠粘劑生產工藝簡單,成本低廉,膠粘劑的彈性、韌性好,粘接強度高,膠粘劑可以反覆熔化使用,產品利用率高,具有更廣闊的應用前景。
8、 鐵路建設上的應用
無砟軌道鋪設(高鐵工程技術的發展方向)用膠將以國產聚氨酯膠粘劑產品為主,單軌每5米嵌入一個凸型擋台,每個擋台兩邊各需灌注聚氨酯膠粘劑約17.8kg,每公里雙軌無砟軌道建設需聚氨酯灌封膠粘劑7噸以上。除了在鐵路鋪設方面外,高速列車的生產對於聚氨酯膠粘劑的使用需求也大大增加,聚氨酯在車輛上承擔着玻璃粘接、地板粘接、嵌縫填充、密封防水等各種必不可少的作用,在車輛上,按照動車組CRH3為基礎,單節車廂用聚氨酯膠約84.07L折算約合為109.3Kg,主要應用於車窗玻璃的粘接密封及部分填充部位的密封。
9、其它
聚氨酯膠粘劑由於其優異的粘接特性,在航天器材的粘接、文物保護與修復、軍工產業文具用品醫療衞生等方面發揮越來越重要的作用。
聚氨酯膠粘劑以其優異的性能廣泛應用於各個領域,日漸成為人類生活中重要的合成材料。世界聚氨酯膠粘劑工業正向適應環境保護、安全衞生、資源回收等方向發展。中國聚氨酯膠粘劑工業也顯示了較快的增長勢頭,技術開發也取得了很大的進展。隨着聚氨酯用途的逐漸拓展和人類環保意識的不斷增強。 聚氨酯膠黏劑會扮演越來越重要的角色。

聚氨酯膠粘劑施工工藝

形成良好粘接的條件之一是對基材表面進行必要的處理。
被粘物表面常常存在着油脂、灰塵等弱界面層,受其影響,建立在弱界面層上的粘接所得粘接強度不易提高。對那些與膠粘劑表面張力不匹配的基材表面,還必須進行化學處理。表面處理是提高粘接強度的首要步驟之一。
②清洗脱脂
一些金屬、塑料基材的表面常常易被汗、油、灰塵等污染,另外,塑料表面還有脱模劑,所以這樣的塑料與膠粘層僅形成弱的粘接界面。
對聚氨酯膠粘劑來講,金屬或塑料表面的油脂與聚氨酯相容性差,而存在的水分會與膠粘劑中的一NCO基團反應產生氣泡,使膠與基材接觸表面積降低,且使膠粘層內聚力降低,因而粘接前 必須進行表面清洗、乾燥處理。一般是用含表面活性劑有機溶劑鹼水進行清洗,再水洗乾燥,或用有機溶劑(如丙酮四氯化碳乙醇等)直接清洗。對有鏽跡的金屬一般要先用砂紙、鋼絲刷除去表面鐵鏽。
③粗糙化處理
對光滑表面一般須進行粗糙化處理,以增加膠與基材的接觸面積。膠粘劑滲入基材表面凹隙或孔隙中,固化後起“釘子、鈎子、棒子”似的嵌定作用,可牢固地把基材粘在一起。
常用的方法有噴砂、木銼粗化、砂紙打磨等。但過於粗糙會使膠粘劑在表面的浸潤受到影響,凹處容易殘留或產生氣泡,反而會降低粘接強度。如果用砂磨等方法又容易損傷基材,所以宜採用塗底膠、浸蝕、電暈處理等方法改變其表面性質,使之易被聚氨酯膠粘劑粘接。
④金屬表面化學處理
對金屬表面可同時進行除鏽、脱脂、輕微腐蝕處理,可用的處理劑很多。一般是酸性處理液。如對鋁、鋁合金,可用重鉻酸鉀/濃硫酸/水(質量比約10/100/300)混合液,在70-12℃浸5-10min,水洗,中和,再水洗,乾燥。對鐵可用濃硫酸(鹽酸)與水1:1混合,室温浸5-10min,水洗,乾燥。或用重鉻酸鉀/濃硫酸/水混合液處理。
⑤塑料及橡膠的表面化學處理
多數極性塑料及橡膠只須對錶面進行粗糙化處理及溶劑脱脂處理。不過聚烯烴表面能很低,可採用化學方法等增加其表面極性,有溶液氧化法、電暈法、氧化焰法等。
a.化學處理液可用重鉻酸鉀/濃硫酸/水(質量比75/1500/12,或5g/55ml/8ml等配比),PP或PE於70℃浸1—10min或室温浸泡①5h後,水洗、中和、水洗、乾燥。
b.電暈處理 用高頻高壓放電,使塑料表面被空氣中氧氣部分氧化,產生羰基極性基團。常常是幾種表面處理方法相結合,如砂磨→腐蝕→清洗→乾燥。
⑥上底塗劑
為了改善粘接性能,可在已處理好的基材表面塗一層很薄的底塗劑(底膠),底塗還可保護剛處理的被粘物表面免受腐蝕和污染,延長存放時間。
聚氨酯膠粘劑和密封膠常用的底塗劑有:聚氨酯清漆(如聚氨酯膠粘劑或塗料的稀溶液);多異氰酸酯膠粘劑(如PAPI稀溶液);有機硅偶聯劑的稀溶液;環氧樹脂稀溶液等。
膠粘劑的配製
單組分聚氨酯膠粘劑一般不需配製,可按操作要求直接使用,這也是單組分膠的使用方便之處。
對於雙組分或多組分聚氨酯膠,應按説明書要求配製,若知道組分的羥基含量及異氰酸酯基的含量,各組分配比可通過化學計算而確定,異氰酸酯指數R=NCO/OH一般在0.5—1.4範圍。
一般來説,雙組分溶劑型聚氨酯膠粘劑配膠時,兩組分配比寬容度比非溶劑型大一些,但若配膠中NCO基團過量太多,則固化不完全,且固化了的膠粘層較硬,甚至是脆性;若羥基組分過量較多,則膠層軟粘、內聚力低、粘接強度差。無溶劑雙組分膠配比的寬容度比溶劑型的小一些,這是因為各組分的初始分子量較小,若其中一組分過量,則造成固化慢且不易完全,膠層表面發粘、強度低。
已調配好的膠應當天用完為宜,因為配成的膠適用期有限。適用期即配製後的膠粘劑能維持其可操作施工的時間。粘度隨放置時間而增大,因而操作困難,直至膠液失去流動性、發生凝膠而失效。不同品種、牌號的聚氨酯膠粘劑適用期不一樣,從幾分鐘至幾天不等。在工業生產上大量使用時,應預先做適用期試驗。
若膠粘劑組分中含有催化劑,或為了加快固化速度在配膠時加入了催化劑,則適用期較短。另外,環境温度對適用期影響較大,夏季適用期短,冬季長。經氨酯級有機溶劑稀釋的雙組分聚氨酯膠,適用期可延長。一般溶劑型雙組分膠粘劑如,軟塑複合薄膜用雙組分聚氨酯膠粘劑,適用期應大於8h(即一個工作日)。
若配好的膠當天用不完,可適當稀釋,並上蓋封閉,陰涼處存放,第二天上班時檢查有無變濁或凝膠現象,若膠液外觀無明顯變化、流動性好,則仍可使用,一般可分批少量兑人新配的膠中。若已變質,則應棄去。
為了降低粘度,便於操作,使膠液塗布均勻,並有利於控制施膠厚度,可加入有機溶劑進行稀釋。聚氨酯膠可用的稀釋劑有丙酮、丁酮甲苯、醋酸乙酯等。
加入催化劑能加快膠的固化速度。固化催化劑一般是有機錫類化合物。
⑧粘接施工
a.塗膠
塗布(上膠)的方法有噴塗、刷塗浸塗輥塗等,一般根據膠的類型、粘度及生產要求而決定,關鍵是保證膠層均勻、無氣泡、無缺膠。
塗膠量(實際上與膠層厚度有關)也是影響剪切強度的一個重要因素,通常在一定範圍內剪切強度較高。如果膠層太薄,則膠粘劑不能填滿基材表面凹凸不平的間隙,留下空缺,粘接強度就低。當膠層厚度增加,粘接強度下降。一般認為,搭接剪切試樣承載負荷時,被粘物及膠層自己變形,膠層被破壞成—種剝離狀態,剝離力的作用降低了表觀的剪切強度值。
b.晾置
對於溶劑型聚氨酯膠粘劑來説,塗好膠後需晾置幾分鐘到數十分鐘,使膠粘劑中的溶劑大部分揮發,這有利於提高初粘力。必要時還要適當加熱,進行鼓風乾燥(如複合薄膜層壓工藝)。否則,由於大量溶劑殘留在膠中,固化過程容易在膠層中形成氣泡,影響粘接質量。對於無溶劑聚氨酯膠粘劑來説,塗膠後即可將被粘物貼合。
c.粘接
這一步驟是將已塗過膠的被粘物粘接面貼合起來,也可使用夾具固定粘接件,保證粘接面完全貼合定位,必要時施加一定的壓力,使膠粘劑更好地產生塑性流動,以浸潤被粘物表面,使膠粘劑與基材表面達到最大接觸。
⑨膠粘劑的固化
大多數聚氨酯膠粘劑在粘接時不立即具有較高的粘接強度,還需進行固化。所謂固化就是指液態膠粘劑變成固體的過程,固化過程也包括後熟化,即初步固化後的膠粘劑中的可反應基團進一步反應或產生結晶,獲得最終固化強度。對於聚氨酯膠粘劑來説,固化過程是使膠中NCO基團反應完全,或使溶劑揮發完全、聚氨酯分子鏈結晶,使膠粘劑與基材產生足夠高的粘接力的過程。
聚氨酯膠粘劑可室温固化,對於反應性聚氨酯膠來説,若室温固化需較長時間,可加催化劑促進固化。為了縮短固化時間,可採用加熱的方法。加熱不僅有利於膠粘劑本身的固化,還有利於加速膠中的NCO基團與基材表面的活性氫基團相反應。加熱還可使膠層軟化,以增加對基材表面的浸潤,並有利於分子運動,在粘接界面上找到產生分子作用力的“搭檔”。
加熱對提高粘接力有利。固化的加熱方式有烘箱或烘道烘房加熱,夾具加熱等。對於傳熱快的金屬基材可採用夾具加熱,膠層受熱比烘箱加熱快。
加熱過程應以逐步升温為宜。溶劑型聚氨酯膠要注意溶劑的揮發速度。在晾置過程中,大部分溶劑已揮發掉,剩餘的溶劑慢慢透過膠粘層向外擴散,若加熱過快則溶劑在軟化了的膠層中氣化鼓泡,在接頭中形成氣泡,嚴重的可將大部分未固化、呈流粘態的膠粘劑擠出接頭,形成空缺會影響粘接強度。對於雙組分無溶劑膠粘劑及單組分濕固化膠粘劑,加熱也不能太快,否則NCO基團與膠中或基材表面、空氣中的水分加速反應,產生的CO2氣體來不及擴散,而膠層粘度增加很快,氣泡就留在膠層中。
單組分濕固化聚氨酯膠粘劑主要靠空氣中的水分固化,故應維持一定的空氣濕度,宜以室温緩慢固化為宜。若空氣乾燥,可甲平少量水分於塗膠面,以促進固化。若膠被夾於乾燥、硬質的被粘物之間,且膠層較厚時,界面及外界的水分不易滲入膠中,則易固化不完全,這種情況下可以在膠中注入極少量水分。
參考資料
  • 1.    李紹雄,劉益軍 .聚氨酯膠粘劑:化學工業出版社,2003