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1、聚氨酯胶粘接原理A. 金屈.玻璃、陶瓷等的粘接金属、玻璃等物质表面张力很商，属于商能表面，在兀胶粘剂固化物中含有内聚能较岛的氮阳键和腺惟，在一定条件下 能在粘接而上禁用词语，形成岛表血张力胶粘层一般来说，胶粘剂中界鼠酸酯或其衍生物百分含址越高，胶粘层的表叫 张力越大，胶越坚韧,能与金屈等基材很好地匹配，粘接强度一般较商 含一 XCO基团的胶粘剂对金属的粘接机理如下：金属表而一般存在着吸附水（即使经过打磨处理的金屈表面也存在微虽的吸附水或金屈氧化物水合物），一 NCO与水反 应生成的眼键与金屈氧化物之间由干氢键而螯合形成酰眼一金屈氧化物络合物，一 NCO基团还能与金属水合物形成共 价键等：在无一
2、丸0场合，金屈表而水合物及金屈原子与氨酯惟及麻键之间产生范德华力和氢惟，并且以TDI3OI为 基础的聚抵 酣胶粘剂含苯环，具有兀电子体系，能与金屈形成配价键金属表面成分较为复杂，与PU胶之间形成的斡种化学键或次 价键（如氢键）的类型也很复杂玻璃、石板.陶瓷等无机材料一般由Ah09.S02.CaO和Na20等成分构成，表面也含吸附水.鞋基，粘接机理大 致与金属 相同。B. 塑料、橡胶的粘接橡胶的粘接一般选用女界辄酸酣胶粘剂或橡胶类胶粘剂改性的多界辄酸酣胶粘剂，胶粘剂中所含的有机溶剂能使橡胶表 面溶胀，笫界酸酯胶粘剂分子虽较小，可渗入橡胶表层内部，与橡胶中存在的活性氢反应，形成共价键女异软酸阳还
3、会与潮气反应生成基或缩二眉钢 并且在加热固化时片讯酸酯会发生自聚,形成交联结构，与橡胶分子交联网络形成聚 合物交联互穿网络（IPI），因而胶粘层具有良好的物理性能用普通的聚抵酯胶粘剂粘接橡胶时，由于各材料基团之间 的化学及物理作用，也能产生良好的粘接PVC.PET.FRP等塑料表血的极性基团能与胶粘剂中的氨酯键.酯键.目迷键等基团形成氢键，形成有一定粘接强度的接头 有人认为玻纤增强塑料（FRP）中含一 0H基团,其中表面的一 0H与PU胶粘剂中的一 NCO反应形成化学粘接力“ 非极性塑料如PE、PP，其表面很低，用极性的聚氮阳胶粘剂粘接时可能遇到困难,这可用多种方法对聚烯烧塑 料进行表 面处理
4、加以解决一种办法是用电呆处理，使其表面氧化,增加极性：另一种办法是在被粘的塑料表面上采用女界熬酸酯 胶粘剂等作增粘涂层剂（底涂剂.底胶如熔融凹挤出薄膜在PET等塑料薄膜上进行挤出复合时，由干邢表面存在低聚 合度的弱界面层，粘接强度不理想，使用底胶时，女片饥酸酣在热的聚乙烯表面上扩散，使弱界血层强化，复合薄膜则 具有非常好的剥离强度.C. 织物I、木材等的粘接织物.木材等基材由纤维组成，而纤维具有一定的吸湿率，并且常含有醮键、酯键、酰胺键等极性键，以及竣基黑基等 水和梵基容易与PI;胶粘剂中一 NC0基团反应,形成牢固的氨酶键和聊键等化学键，而纤维中的极性基团与胶中的极 性基团之间形成氢键，并且
5、胶粘剂分子还容易渗入纤维之间PU对于这类材料-般能形成牢固的粘接.聚氨酣的粘接匚艺1. 表面处理形成良好粘接的条件之一是对基材表面进行必要的处理被粘物表面常常存在着汕脂.灰尘等弱界血层，受其影响，建立在弱界血层上的粘接所得粘接强度不易提商对那些与胶 粘剂表面张力不匹配的基材表面，还必须进行化学处理表而处理是提商粘接强度的首要步骤之02. 清洗脱脂一些金属.塑料基材的表面常常易被汗冷此灰尘等污染，另外，塑料表血还有脱模剂，所以这样的塑料与胶粘层仅形成 弱的粘接界面对聚氨酯胶粘剂来讲，金屈或塑料表曲的油脂与聚氮阳相容性差，而存在的水分会与胶粘剂中的一 XCO 基团反应产生气泡，使胶与基材接触表If
6、li枳降低，且使胶粘层内聚力降低，因而粘接前必须进行表而清洗.T燥处 理一般是用含表面活性剂及有机溶剂的碱水进行清洗,再水洗T燥，或用有机溶剂（如丙酮、四氯化碳.乙醇等）直接 清洗对有锈迹的金屈一般婆先用砂纸、钢丝刷除去表曲铁锈3. 粗糙化处理对光滑表面一般须进行粗槌化处理，以增加胶与基材的接触浙积胶粘剂渗入基材表血凹隙或孔隙中，固化后起“钉子、 钩子.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喷砂.木鳖粗化.砂纸打磨等“但过干粗糙会使胶粘剂 在表血的浸润受到影响，凹处容易残留或产生气泡，反而会降低粘接强度如果用砂磨等方法又容易损伤基材，所以宜采 用涂底胶.没蚀.电呆处理等方法改变其
7、表面性质，使之易被聚氨酯胶粘剂粘接。4 金屈表面化学处理对金屈表面可同时进行除锈脱脂.轻微腐蚀处理，可用的处理剂很多一般是酸性处理液如对铝.铝合金,可用重饼酸钾/浓硫酸/水（质址比约10/100/300）混合液，在70-12-C浸5-10min,水洗，中和，再水洗，干 燥。对铁可用浓硫酸（盐酸）与水1:1混合,室温浸5-lOmm,水洗，干燥，.或用重饼酸钾/浓硫酸/水混合液处理5. 塑料及橡胶的表而化学处埋多数极性塑料及橡胶只须对表面进行粗糙化处理及溶剂脱脂处理不过聚烯烧表面能很低，可采用化学方法等增加其表面 极性，有溶液氧化法、电晕法、氧化焰法等,.化学处理液可川重俗酸钾/浓硫酸/水（质址比
8、75/1500/12,或5g/55ml/8ml等配比），PP或PE于70C浸1 -10mm 或室温浸泡1. 5h后，水洗冲和.水洗.干燥.，（2）电呆处理用成频岛压放电，使塑料表血被空气中辄气部分氧化，产生琰基等极性基团常常是几种表面处理方法相 结合，如砂磨一腐蚀一清洗一干燥：6. 上底涂剂为了改善粘接性能，可在已处理好的基材表面涂一层很薄的底涂剂（底胶），底涂还可保护刚处理的被粘物表面免受腐 蚀和污染，延长存放时间.聚氨凿胶粘剂和密封胶常用的底涂剂有:聚氨酯清漆（如聚氨凿胶粘剂或涂料的稀溶液）；多界氛酸酯胶粘剂（如PAP：稀溶液）；有机硅偶联剂的稀溶液;坏氧树脂稀溶液等.7. 胶粘剂的配制单
9、组分聚宓酣胶粘剂一般不需配制，可按操作要求直接使用，这也是爪组分胶的使用方便之处对于双组分或筝组分聚宓酣胶,应按说明书要求配制，若知道组分的超基含虽及异软酸阳基的含址,各组分 配比可通过化 学计算而确定，界舍甫酸酯指数RKCO/OH 一般在0 5- 1.4范F01 一般来说,双组分洛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，但若配胶中NCO基团过址太参，则固化不完全,且固化了的胶粘层较换，甚至是脆性； 若规基组分过址佼女，则胶层软粘、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I 大I为各组分的初始分子址较小，若其中一组分过虽，则造成固化慢且不易完全
10、，胶层表而发粘、强度低已调配好的胶应十天用完为宜，I大I为配成的胶适用期有限适用期即配制后的胶粘剂能维持其可操作施匚的时间粘度 随放宜时间而增大，因而操作困难,直至胶液失去流动性.发生凝胶而失效不同品种.牌号的聚氨 凿胶粘剂适用期不一样, 从几分钟至几天不等在业生产上大址使用时,应预先做适用期试噫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，则适用期较短;另外，环境温度对适用期影 响较大，复季适用期短，冬季长经氨酣级有机溶剂稀释的双组分聚氨酣胶，适用期可延长一般溶剂型双组分胶粘剂如， 敕塑复合薄膜用双组分聚氨酯胶粘剂,适用期应大于8h （即一个匚作日）若配好的胶十天用不完，
11、可适比稀释，并上盖 封闭，阴凉处存放，第二天上班时检查有无变浊或凝胶现象，若胶液外观无明显变化.流动性好，则仍可使用，一般可 分批少虽兑人新配的胶中若已变质，则应弃去.为了降低粘度，便于操作，使胶液涂布均匀，并有利于控制施胶厚度，可加入有机溶剂进行稀释聚氨凿胶可用的稀释剂 有丙酮、丁酮.甲苯.醋酸乙酯等加入催化剂能加快胶的固化速度固化催化剂一般是有机锡类化合物8. 粘接施工1 涂胶涂布（上胶）的方法有喷涂.刷涂.浸涂意泉涂等，一般根据胶的类型、粘度及生产要求而决定，关键是保证胶层 均匀.无 气泡、无缺胶.涂胶虽（实际上与胶层厚度有关）也是影响剪切强度的一个重要因素，通常在一定范圉内剪切强度较商
12、，如果胶层太 薄，则胶粘剂不能填满基材表面凹凸不平的间隙，留下空缺，粘接强度就低冯胶层厚度增加，粘接强度下降一般认为，搭 接剪切试样承载负荷时，被粘物及胶层自己变形，胶层被破坏成一种剥离状态,剥离力的作用降低了表观的剪切强度 值2 晾宜对于溶剂型聚氨酯胶粘剂来说,涂好胶后需晾具几分钟到数十分钟，使胶粘剂中的溶剂大部分挥发,这有利于提商初粘力 必要时还要适、“I加热,进行鼓风干燥（如复合薄膜层压工艺）否则，由于大量溶剂残留在胶中，固化过程容易在胶层 中形成气泡,彩响粘接质址-对于无溶剂聚氨商胶粘剂来说，涂胶后即可将被粘物贴合3.粘接这一步骤是将已涂过胶的被粘物粘接面贴合起来，也可使用夹具固定粘接
13、件，保证粘接面完全贴合定位，必要时施加一 定的斥力，使胶粘剂更好地产生塑性流动，以浸润被粘物表血，使胶粘剂与基材表面达到最大接 触9 胶粘剂的固化大多数聚冰酣胶粘剂在粘接时不立即具有较舟的粘接强度，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，获得最终固化强度对于聚每酮 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.聚抵酯分子链结晶，使胶粘剂与基材产生足够 岛的粘接力的过程.聚氨酯胶粘剂可室温固化，对于反应性聚氨酣胶来说，若室温固化需较长时间，可加催化剂促进固 化，为了缩短固化时间，可采用
14、加热的方法加热不仅有利于胶粘剂木身的固化,还有利干加速胶中的NCO基团与基材 表而的活性氢基团相反应加热还可使胶层软化，以增加对基材表而的浸润，并有利于分子运动，在粘接界面上找到产生 分子作用力的“搭档J加热对提尚粘 接力有利一种双组分聚氨酯胶粘剂粘接钢板，在不同固化温度.时间时的粘接强度 固化的加热方式有烘箱或烘道J烘房加热，夹具加热等对于传热快的金属基材可采用夹具加热，胶层受热比烘箱加热 快.加热过程应以逐步升温为宜溶剂空聚氨酯胶要注总:溶剂的挥发速度在晾宜过程中，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
15、大部分未固 化呈流粘态的胶粘剂挤出接头，形成空缺会影响粘接强度对于双组分无溶剂胶粘 剂及单组分湿固化胶粘剂，加热也不 能太快，否则NCO基团与胶中或基材表舐空气中的水分加速反应，产生的C02气体来不及扩散，而胶层粘度增加很快， 气泡就留在胶层中单组分湿固化聚氨凿胶粘剂主要整空气中的水分固化，故应维持一定的空气湿度，宜以室温缓慢固化为宜若空气干燥， 可甲平少虽水分于涂胶【也以促进固化若胶被夹于干燥、换质的被粘物之间，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虽水分.，聚氨属胶的配方设讣胶粘剂的设计是以获得垠终使用性能为目的，对聚每酣胶粘剂进行配方
16、设讣，要考虑到所制成的胶 粘剂的施工性（可操作性）、固化条件及粘接强度.耐热性、耐化学品性.耐久性等性能要求1 聚氨酯分子设i卜- 结构与性能聚氨凿由于其原料品种及组成的筝样性，1大I而可合成各种各样性能的岛分子材料例如从其木体材料（即不含溶剂） 的外观性严主讲，可得到由柔软至坚锁的弹性体.泡沫材料聚氮酣从其木体性质（或者说其固化物）而言，基本上届弹 性体性质，它的一些物理化学性质如粘接强度.机械性能.耐久性.耐低温性、耐药品性，主耍取决于所生成的聚氨酯固化 物的化学结构所以，要对聚氨酯胶粘剂进行配方设计，首先要进行分子设计，即从化学结构及组成对性能的周少向来认 识有关聚毓阳原料品种及化学结构与性能的关系2. 从原料角度对孔胶粘剂制备进行设计聚氨酯胶粘剂配方中一般用到三类原料:一类为丸0类原料（即二界辄酸酯或其
