聚氨酯膠粘劑(PolyurethaneAdhesive)是指在分子鏈中含有氨基甲酸酯基團(tuán)(-NHC00-)或異氰酸酯基(-NCO)的膠粘劑。其具有膠膜堅(jiān)韌，耐沖擊，撓曲性好，剝離強(qiáng)度高，有很好的耐超低溫性，耐油和耐磨性等特點(diǎn)。作為～種環(huán)保型膠粘劑，已進(jìn)入工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、醫(yī)學(xué)、國(guó)防和日常生活各個(gè)領(lǐng)域，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮愈來(lái)愈大的作用。

　　1聚氨酯膠粘劑的發(fā)展概況

　　我國(guó)聚氨酯膠粘劑研發(fā)起步于上世紀(jì)60年代。80年代以后，我國(guó)對(duì)水性聚氨酯的研究更為活躍，但與國(guó)外水性聚氨酯膠粘劑系列化大工業(yè)的水平相比，仍處于開(kāi)發(fā)階段。90年代，各行各業(yè)引進(jìn)了眾多的生產(chǎn)線，一批三資企業(yè)相繼建立，進(jìn)口的產(chǎn)品迫切需要國(guó)產(chǎn)化。相關(guān)的科研院所和生產(chǎn)單位加大開(kāi)發(fā)力度，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。迄今為止，除了原有的膠種外，無(wú)溶劑聚氨酯結(jié)構(gòu)膠、反應(yīng)性聚氨酯熱熔膠等國(guó)外有的膠種，現(xiàn)在我國(guó)基本都有。

　　雖然我國(guó)聚氨酯工業(yè)已有相當(dāng)規(guī)模，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有很大差距，主要是產(chǎn)量不大，技術(shù)水平仍較低L"。據(jù)行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)聚氨酯膠粘劑預(yù)計(jì)2005年可達(dá)20萬(wàn)t。同期臺(tái)灣地區(qū)為4．5萬(wàn)。

　　2聚氨酯膠粘劑的特性

　　2．1粘結(jié)力強(qiáng)。適用范圍廣

　　由于聚氨酯膠粘劑的分子鏈中一NC0可以和多種含活潑氫的官能團(tuán)反應(yīng)，形成界面化學(xué)鍵結(jié)合。因此，對(duì)多種材料具有極強(qiáng)的粘附性能。不僅可以粘結(jié)多孔性的材料，如泡沫塑料、陶瓷、木材、織物等，而且可以粘接多種金屬、無(wú)機(jī)材料、塑料、橡膠和皮革等，是一種適用范圍很廣的膠粘劑。

　　2．2突出的耐低溫性能

　　在極低的溫度下，一般的高分子材料都轉(zhuǎn)化為玻璃態(tài)而變脆，而聚氨酯膠粘劑即使在一250℃以下仍能保持較高的剝離強(qiáng)度，同時(shí)其剪切強(qiáng)度隨著溫度的降低反而大幅度上升。

　　2．3缺點(diǎn)與改進(jìn)

　　聚氨酯膠粘劑中游離異氰酸酯單體具有較大的毒性�？刹捎枚肆u基多元環(huán)氧化合物與端異氰酸酯基聚氨酯預(yù)聚物制得環(huán)氧基聚氨酯，再與多胺化合物配制成聚氨酯膠粘劑，該膠粘劑兼具環(huán)氧樹(shù)脂和聚氨酯的優(yōu)異性能，而且?guī)缀醪缓�游離異氰酸酯單體，固體份含量高。聚氨酯膠粘劑正朝著水性和無(wú)溶劑的環(huán)保綠色膠粘劑方向發(fā)展。

　　聚氨酯膠粘劑在室溫下通常固化較慢，完全固化有時(shí)長(zhǎng)達(dá)數(shù)天。如采用多組分復(fù)配可以明顯縮短室溫固化時(shí)間，更方便適用。

　　聚氨酯膠粘劑耐高溫性能遠(yuǎn)不如其耐低溫性能，如用在食品包裝復(fù)合薄膜中，則需要其具有耐蒸煮性。引人納米粒子，可顯著提高其耐熱性、拉伸強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、剝離強(qiáng)度等，但加入的納米材料要適當(dāng)，過(guò)多時(shí)可能會(huì)破壞部分大分子中的硬段的有序排列而使力學(xué)性能下降。

　　3聚氨酯膠粘劑的應(yīng)用研究

　　3．1汽車用聚氨酯膠粘劑

　　新型汽車結(jié)構(gòu)中引入大量的輕質(zhì)金屬、復(fù)合材料和塑料，造成汽車用膠粘劑和密封膠持續(xù)增長(zhǎng)。在汽車上應(yīng)用最為廣泛的聚氨酯膠粘劑主要有裝配擋風(fēng)玻璃用單組分濕固化聚氨酯密封膠；粘接玻璃纖維增強(qiáng)塑料和片狀模塑復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)膠粘劑、內(nèi)裝件用雙組分聚氨酯膠粘劑及水性聚氨酯膠等。汽車內(nèi)飾件也是膠粘劑用量增長(zhǎng)的一個(gè)領(lǐng)域。

　　在過(guò)去相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，我國(guó)汽車制造業(yè)一直從國(guó)外進(jìn)口聚氨酯擋風(fēng)玻璃膠，直到"八五"期間，研制開(kāi)發(fā)這種膠才被列入國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目。汽車上應(yīng)用廣泛的水性聚氨酯膠粘劑是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的膠粘劑。大多數(shù)水性聚氨酯是線性熱塑性聚氨酯，由于其涂膜沒(méi)有交聯(lián)，分子質(zhì)量較低，因而耐水性、耐溶劑性、膠膜強(qiáng)度等性能還較差，必須對(duì)其進(jìn)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，制備的汽車修補(bǔ)清漆，不需要高速攪拌設(shè)備，容易混合在一起，具有良好的粘附性能。李志巖等人研制成一種汽車內(nèi)飾件用雙組分聚氨酯粘合劑，完全可以滿足高檔轎車內(nèi)頂蓬自動(dòng)化流水線生產(chǎn)要求'列。

　　3．2木材用聚氨酯膠粘劑

　　隨著世界性森林資源急劇減少和我國(guó)天然林資源保護(hù)工程的實(shí)施，小木材拼大板就要求膠粘劑粘接強(qiáng)度和耐久耐候等性能優(yōu)于木材本身。膠粘劑用量的多少，已成為衡量木材工業(yè)技術(shù)發(fā)展水平的標(biāo)志。過(guò)去人們用的木材膠粘劑多為以甲醛為主要原料的脲醛樹(shù)脂，酚醛樹(shù)脂和三聚氰氨甲醛樹(shù)脂，但由于游離的甲醛存在，產(chǎn)品使用期間會(huì)逐漸向周圍散發(fā)甲醛氣體，造成環(huán)境污染。木材加工行業(yè)已開(kāi)始將目光投向新型的環(huán)保膠粘劑一聚氨酯膠，以期減少對(duì)環(huán)境的污染。

　　木工行業(yè)使用的單組分濕氣固化聚氨酯膠粘劑是液態(tài)的，在室溫下使用。通常其粘接強(qiáng)度高、柔韌性和耐水性好，并能和許多非木基材(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(cè)試中所表現(xiàn)出的干、濕強(qiáng)度均要好于酚醛膠粘劑。粘接前，在粘接基材表面涂布羥甲基間苯二酚(HMR)偶合劑可以提高粘接強(qiáng)度，HMR可以加強(qiáng)所有熱固型木材膠粘劑的粘接強(qiáng)度。當(dāng)木材表面預(yù)涂HMR偶合劑時(shí)，單組分聚氨酯膠粘劑的強(qiáng)度和耐久性可以滿足大部分嚴(yán)格的測(cè)試要求。

　　3．3鞋用聚氨酯膠粘劑

　　我國(guó)是一個(gè)制鞋大國(guó)，鞋用膠粘劑的發(fā)展經(jīng)歷3代后，隨著全球性環(huán)保意識(shí)的提高，以及石油危機(jī)的加劇，促使第4代環(huán)保無(wú)溶劑型和水基型鞋用粘膠劑的出現(xiàn)。近年來(lái)，水性聚氨酯的制備工藝已日趨成熟。

　　對(duì)于一些低極性鞋材如SBS等材質(zhì)的粘接，聚氨酯膠粘劑的剝離強(qiáng)度達(dá)不到要求。通過(guò)添加增粘樹(shù)脂等進(jìn)行改性，可開(kāi)發(fā)出具有結(jié)晶度高、結(jié)晶速度快、內(nèi)聚強(qiáng)度大和剝離強(qiáng)度較理想的聚氨酯鞋用膠粘劑。吉明公司的科研人員從聚氨酯的結(jié)構(gòu)特征、各種力學(xué)性能和功能性等方面進(jìn)行深入研究，已開(kāi)發(fā)出具有這種特點(diǎn)的聚氨酯膠粘劑。另外，美國(guó)Norcross安全產(chǎn)品公司首次采用聚氨酯通過(guò)反應(yīng)注射模塑制成的靴子，其幫面與外底結(jié)合在一起，這種一步成型工藝生產(chǎn)的靴子使用壽命是其它材料制成的靴子的3倍。

　　3．4包裝用聚氨酯膠粘劑

　　軟包裝又稱軟罐頭，以其輕質(zhì)方便、保鮮期長(zhǎng)、衛(wèi)生、易貯存運(yùn)輸、易拆開(kāi)、垃圾量少及貨架效應(yīng)良好等獨(dú)特的綜合性能，現(xiàn)已超過(guò)硬包裝如塑料、玻璃瓶和罐等。聚氨酯膠粘劑由于其優(yōu)異的性能，可將不同性質(zhì)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復(fù)合薄膜。目前在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)中，聚氨酯膠粘劑已經(jīng)成為軟包裝用復(fù)合薄膜加工的主要膠粘劑。在國(guó)內(nèi)膠粘劑市場(chǎng)中，包裝用復(fù)合薄膜制造業(yè)中，聚氨酯膠粘劑用量?jī)H次于制鞋業(yè)而居第二位。

　　用于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(wú)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(yīng)型熱熔膠。熱塑性熱熔膠的主要缺點(diǎn)是粘度較高，故對(duì)涂布表觀質(zhì)量的影響較大。反應(yīng)型聚氨酯熱熔膠粘劑是在傳統(tǒng)熱熔膠基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一類新型膠粘劑，它不僅有傳統(tǒng)熱熔膠初粘性好和后固化性能優(yōu)的特點(diǎn)，又具有聚氨酯的組成結(jié)構(gòu)多變和性能調(diào)節(jié)范圍大的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)多種基材具有優(yōu)良的粘接性能。另外，在包裝用水性聚氨酯膠方面，由于乳化劑的使用或分子中親水性離子基團(tuán)的引入，使其耐水性降低，近年來(lái)，對(duì)提高其耐水性的研究已成為熱點(diǎn)。同時(shí)由于水的熱容較大，故如何提高其固含量從而提高其干燥速度，也是目前亟待解決的問(wèn)題之一。

　　3．5建筑用聚氨酯膠粘劑

　　聚氨酯膠粘劑除具有無(wú)毒、無(wú)污染、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，還具有其它膠粘劑無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，即優(yōu)良的耐低溫、耐溶劑、耐老化、耐臭氧及耐細(xì)菌性能，在建筑鋪裝材料的應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用。廣泛應(yīng)用于彈性橡膠地墊、硬質(zhì)橡膠地磚和鋪設(shè)塑膠跑道運(yùn)動(dòng)場(chǎng)中。

　　新型雙組分聚氨酯膠粘劑突破傳統(tǒng)膠粘劑剪切強(qiáng)度與剝離強(qiáng)度的矛盾，可使兩者同時(shí)達(dá)到較高使用強(qiáng)度，在建筑用鋼板的粘接中體現(xiàn)出優(yōu)異的性能，粘接牢固且不易產(chǎn)生形變，而且室溫可調(diào)固化速度，使該聚氨酯膠在使用上方便易行，應(yīng)用廣泛。聚氨酯膠粘劑在建筑用PVC材料粘接，夾心板生產(chǎn)'"3以及建筑防水涂料中都得到廣泛使用。

　　3．6油墨用聚氨酯粘接劑

　　水性油墨被列為環(huán)境友好型印刷首選。常溫交聯(lián)水性聚氨酯膠粘劑可制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(qiáng)附著、干性可調(diào)、色彩鮮艷、層次清晰、無(wú)毒不燃、耐侯、粘稠易控，與其它水性油墨相比，對(duì)各種承印物材料具有廣泛的適應(yīng)性。聚氨酯一聚丙稀酸酯作為水性油墨的連接料，在油墨薄膜印刷品干燥過(guò)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(duì)薄膜也具有較好的附著牢度。

　　彩印行業(yè)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(guān)鍵在于其應(yīng)對(duì)這幾種基膜均具有良好的附著力。使用分子中含有羥基的氯乙烯一丙烯酸羥乙酯共聚物與大分子二元醇、小分子擴(kuò)鏈劑、甲苯二異氰酸酯共同反應(yīng)，可制得的新型聚氨酯膠粘劑，能有效地提高彩印油墨的品質(zhì)。

　　3．7書籍裝訂用聚氨酯膠粘劑

　　近20年來(lái)，在書籍裝訂中，熱熔膠的應(yīng)用已經(jīng)獲得了迅猛發(fā)展。其原因主要是低價(jià)平裝書生產(chǎn)有了驚人的增長(zhǎng)，與此同時(shí)產(chǎn)生了無(wú)線裝訂工藝，由于EVA熱熔膠具有很好的粘接性和彈性，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)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(jià)格昂貴，而且EVA型熱熔膠具有記憶性等缺點(diǎn)。聚氨酯熱熔膠則可彌補(bǔ)以上缺陷，該膠粘劑生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，膠粘劑的彈性、韌性好，粘接強(qiáng)度高，膠粘劑可以反復(fù)熔化使用，產(chǎn)品利用率高。