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聚氨酯胶粘剂的成分及固化



      聚氨酯胶粘剂是一类重要的胶粘剂产品,其粘度高、耐水性好、耐寒、耐高温,产品广泛应用于各个领域汽车、密封、包装等许多产业。应用于汽车领域的聚氨酯胶粘剂耐候性通常比较高,因此产品配方中常添加紫外线吸收剂以增进耐候性。常见的聚氨酯胶粘剂有单组分和双组分两种。 单组分聚氨酯胶粘剂使用方便,一般不需要配制,可按操作要求直接使用。


      大多数聚氨酯胶粘剂在粘接时不会立即产生较高的粘接强度,还需进行固化。所谓固化就是指液态胶粘剂变成固体的过程,固化过程也包括后熟化,即初步固化后的胶粘剂中的可反应基团进一步反应或产生结晶,获得*终固化强度。对于聚氨酯胶粘剂来说,固化过程是使胶中NCO基团反应完全,或使溶剂挥发完全,聚氨酯分子链结晶,使胶粘剂与基材产生充足高的粘接力的过程。


      对于双组分或多组分聚氨酯胶,使用时应按说明要求配制,若知道组分的羟基含量及异氰酸酯基的含量,各组分配比可通过化学计算而确定,异氰酸酯羟基指数(NCO/OH)一般控制在0.5—1.4范围。双组分溶剂型聚氨酯胶粘剂配胶时,两组分配比宽容度比非溶剂型大一些,但若配胶组分中NCO基团过量太多,则固化不完全,且固化后的胶粘层硬度高,甚至发脆 ; 若羟基组分过量较多,则胶层发粘、内聚力低、粘接强度差。无溶剂双组分胶配比的宽容度比溶剂型的小一些,这是由于各组分的初始分子量较小,若其中一组分过量,则造成固化慢且易出现固化不完全使胶层外观发粘强度低。


  若胶粘剂组分中含有催化剂,或为了加快固化速度在配胶时加入了催化剂,则配胶后的胶粘剂适用期较短,固化催化剂常见的是有机锡类化合物。另外,环境温度对适用期影响较大,夏日适用期短,冬季则长,经聚氨酯级有机溶剂稀释的双组分聚氨酯胶适用期可延长。一般溶剂型双组分胶粘剂,如软塑复合薄膜用双组分聚氨酯胶粘剂,适用期应大于8小时(即一个工作日左右)。


  对于反应性聚氨酯胶来说,为了缩短固化时间,可采用加热的方法。加热不仅有利于胶粘剂本身的固化交联,还有利于加速胶中的NCO基团与基材表面的活性羟基反应;加热还可使胶层软化,以增长对基材外观的浸润,并有利于分子活动,在粘接界面上找到产生分子作用力的“同伴”。加热对增进粘接力也很有利,固化的加热体的方式有许多种。


      加热过程应以渐渐升温为宜。在晾置过程中,大部分溶剂已挥发掉,剩余的溶剂慢慢透过胶粘层向外扩散,若加热过快则溶剂在软化了的胶层中气化鼓泡,在接头中形成气泡,严重的可将大部分未固化呈流粘态的胶粘剂挤出接头,形成粘结内部空缺会影响粘接强度。对于双组分无溶剂胶粘剂及单组分潮气固化胶粘剂,加热也不能太快,否则NCO基团与胶中或基材表面空气中的水分反应加剧,产生的CO2气体来不及扩散,而胶层粘度增长很快,气泡就留在胶层中,降低粘结强调。


      单组分潮气固化聚氨酯胶粘剂要靠空气中的水分固化,故应维持适度的空气湿度,宜以室温缓慢固化为宜。若空气干燥,可喷晒少量水分于涂胶面,以促进固化。若胶被夹于干燥硬质的被粘物之间,且胶层较厚时,界面及外界的水分不易渗入胶中,则易固化不完全,这种情况下可以在胶中注入极少量水分。


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