雙組份聚氨酯膠黏劑合成工藝研究

郭麗 白衛兵 崔楊

摘 要：本文以甲苯二異氰酸酯（TDI-80）為原料，通過選取不同聚醚多元醇、固化劑、溶劑條件下合成雙組份聚氨酯膠黏劑，對合成膠黏劑影響因素進行了研究。

關鍵詞：聚氨酯;雙組份;膠黏劑

1引言

聚氨酯膠黏劑是分子結構中含有極性和化學活潑性的氨酯基（-NHCOO -）或異氰酸酯基（-NCO）的膠黏劑。與含有活潑氫的材料，如泡沫塑料、木材、皮革、織物、紙張、陶瓷等多孔材料和金屬、玻璃、橡膠、塑料等表面光潔的材料都有著優良的化學粘合力。近年來，已成為合成膠黏劑產業的重要品種之一，廣泛應用于制鞋、包裝、木材加工、汽車、輕紡、機電、航天航空等國民經濟領域[1]。

雙組分聚氨酯膠粘劑是由甲、乙兩個組分組成，兩個組分是分開包裝的，使用前按一定比例配制即可。甲組分（主劑）為羥基組分，乙組分（固化劑）為含游離異氰酸酯基團的組分。也有的主劑為端基NCO的聚氨酯預聚體，固化劑為低分子量多元醇或多元胺，甲組分和乙組分按一定比例混合生成聚氨酯樹脂[2]。

雙組分聚氨酯膠粘劑是聚氨酯膠黏劑中最重要的一個大類，用途廣，用量大。通常由甲、乙兩個組分組成，兩個組分是分開包裝的，使用前按一定比例配制即可。

2 實驗部分

2.1原材料

聚己二酸己二醇，工業品;

甲苯二異氰酸酯（TDI-80），工業品;

聚乙二醇，分析純;

乙二醇，分析純;

醋酸丁酯，分析純。

2.2合成原理

在聚氨酯膠黏劑中，除了單體異氰酸酯膠黏劑外，其他種類的聚氨酯膠黏劑都需要經過聚合反應形成聚氨酯樹脂。和其他聚合物一樣，各種類型的聚氨酯的性質首先依賴于分子量、交聯度、分子間力的效應、鏈節的軟硬度以及規整性[3]。

將多異氰酸酯單體與多羥基樹脂反應，生成的預聚體作甲組分，將多羥基樹脂（如：聚酯，聚醚）、催化劑與溶劑作乙組分配制而成的膠黏劑（雙組分）。

2.3合成步驟

1）甲組分（預聚體）制備

將100份（質量）聚己二酸己二醇加入三口燒瓶中，加熱至50℃后加入60份TDI，保持溫度不超過80℃，繼續保溫2小時后放置24小時測NCO基含量在10～13%。

2）乙組分配備

將聚乙二醇（分子量1000）100份、乙二醇（分子量2000）100份加入三口燒瓶中，預熱30-50℃，加入25份醋酸丁酯。

3）雙組份膠黏劑合成

將上述甲組分100份、乙組分20-30份涂在木件上（除污除油），使其干燥、膠凝、壓緊。

3 結果與討論

3.1不同乙組分試驗

選取聚乙二醇（分子量2000、3000），聚氧化丙烯二醇（分子量1000）、聚氧化丙烯三醇（分子量3000）、聚醚、聚酯分別進行交叉組合配制乙組分，分別進行合成膠黏劑試驗。在不加入催化劑的情況下具體實驗結果見表1。

從實驗中可以發現所選不同物質的分子質量大小及分子支化度對粘接強度影響很大，而且分子質量大小及支化度受二元醇和三元醇物質的量比的影響。從表1可以看出，通過調整二元醇和三元醇物質的量比，可以獲得所需性能的乙組分。

3.2固化劑添加量

催化劑的選擇在聚氨酯膠黏劑中很重要。催化劑主要是對粘接工藝、適用期和固化速度產生影響。在雙組分聚氨酯膠黏劑固化過程中，多異氰酸酯與聚酯中羥基反應和多異氰酸酯與水反應是一對競爭反應。當多異氰酸酯與水反應太快時，膠的適用期太短;當多異氰酸酯與水反應太慢時，固化速度太慢，達到最終強度的時間太長。因此選用催化劑的量紀要保證膠有足夠的適用期，也要保證粘接強度也高。

表2列出加入不同固化劑含量膠粘結強度及適用期。

從表2中可以看出隨著催化劑量的增加，粘接強度也增加，而適用期則縮短，一般隨工藝要求而添加。

3.3不同溶劑的選擇

為了調整聚氨酯膠黏劑的粘度，便于工藝操作，在聚氨酯膠黏劑的制備或使用過程中，經常要采用溶劑通過加入乙酸乙酯、醋酸丁酯、丙酮等溶劑，加入的量對粘度和凝膠時間改變比較大，由于測試手段有限，對于粘結強度目測無多大改變。

4 結論

雙組分膠黏劑所選不同甲組分的分子質量大小及分子支化度對粘接強度影響很大，通過調整二元醇和三元醇物質的量比，可以獲得所需性能的乙組分。加入固化劑可以調節固化速度，隨著固化劑量的增加，粘接強度也增加，而適用期也縮短。

參考文獻

[1] 李紹雄，劉益軍. 聚氨酯樹脂及其應用[M] . 北京：化學工業出版社，2002

[2] 李紹雄，劉益軍. 聚氨酯膠黏劑[M] . 北京：化學工業出版社，1998

[3] 李紹雄，劉益軍. 聚氨酯膠黏劑[M] . 北京：化學工業出版社，1998