PUR熱熔膠解讀

1、PUR熱熔膠一、PUR熱熔膠概念二、與同類產(chǎn)品的區(qū)別與聯(lián)系三、聚氨酯熱熔膠的固化機(jī)理四、反應(yīng)型聚氨酯熱熔膠的應(yīng)用五、反應(yīng)型聚氨酯熱熔膠的國(guó)內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)及存在的問(wèn)題一、PUR熱熔膠概念-濕氣固化反應(yīng)型聚氨酯熱熔膠1.1 概念PUR(PolyurethaneReactive,中文全稱為濕氣固化反應(yīng)型聚氨酯熱熔膠.主要成分是端異氟酸酯聚氨酯預(yù)聚體.PUR的粘接性和韌性(彈性可調(diào)節(jié)，并有著優(yōu)異的粘接強(qiáng)度，耐溫性，耐化學(xué)腐蝕性和耐老化性.近年來(lái)已成為膠粘劑產(chǎn)業(yè)的重要品種之一.現(xiàn)廣泛應(yīng)用于包裝，木材加工，汽車(chē)，紡織，機(jī)電，航空航天等國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域.1.2 PUR-反應(yīng)型PU膠性質(zhì)反應(yīng)型熱熔膠是在抑制化學(xué)反應(yīng)

2、的條件下，如熱熔融成流體，以便于涂敷；兩種被粘體貼合冷卻后膠層凝聚起到粘接作用；之后借助于空氣中存在的濕氣和被粘體表面附著的濕氣與之反應(yīng)、擴(kuò)鏈，生成具有高聚力的高分子聚合物，使粘合力、耐熱性、耐低溫性等顯著提高。由于其具有極高的反應(yīng)活性，因而對(duì)多種材質(zhì)顯示出極好的粘接性，廣泛應(yīng)用于洗衣機(jī)頂蓋板、消毒柜頂蓋板、書(shū)籍裝訂、汽車(chē)車(chē)燈、家具封邊、制鞋等的粘接。PUR膠粘劑是分子結(jié)構(gòu)中含有極性和化學(xué)活潑性的氨酯基(-NHCOO-或異鼠酸酯基(-NCO,與含有活潑氫的材料，如木材，皮革，織物，紙張，陶瓷等多孔材料和塑料，金屬，玻璃，橡膠等表面光潔材料都有著優(yōu)良的粘合力.1.3 聚氨酯熱熔膠的類型按化學(xué)性質(zhì)

3、，聚氨酯熱熔膠可分為2類，一類是熱塑性聚氨酯熱熔膠，另一類是反應(yīng)型聚氯酯熱熔膠。前者加熱液化后靠冷卻固化，后者加熱液化后通過(guò)冷卻與濕氣反應(yīng)交聯(lián)固化。熱塑性聚氨酯熱熔膠又稱為熱熔型聚氨酯熱熔膠。而反應(yīng)型聚氨酯熱熔膠又可分為濕固化型聚氨酯熱熔膠和封閉型聚氯酯熱熔膠。聚氨酯熱熔膠還有其他的分類標(biāo)準(zhǔn)，如按形狀，可分為膠膜、膠帶以及粉末3種類型。溶液在所需粘接的材質(zhì)表面揮發(fā)后而成為熱熔膠膜。膠帶是有增強(qiáng)材料或載體作背襯，而膠膜則由膠粘劑自身支撐。二、與同類產(chǎn)品的區(qū)別與聯(lián)系過(guò)去大多數(shù)熱熔膠是采用乙烯一醋酸乙烯(EVA、聚酯、聚酰胺等熱熔性樹(shù)脂制備的，由于EVA與聚酯熱熔膠的強(qiáng)度及彈性較差，不能承受太大的外

4、力，又由于聚酰胺熱熔膠的熔點(diǎn)與硬度較高，因此在使用方面受到一定限制。而聚氯酯作為熱熔膠也一直被認(rèn)為不太成功，因其氨基甲酸酯鍵在應(yīng)用溫度下不穩(wěn)定，因此聚氯酯熱熔膠品種少，應(yīng)用領(lǐng)域也比較窄。近年來(lái)，各國(guó)對(duì)聚氨酯熱熔膠的研究又活躍起來(lái)，使得熱熔膠在品種與性能方面又有新的發(fā)展。與EVA熱熔膠，水性溶劑型粘合劑相比，PUR具有如下優(yōu)點(diǎn)：1無(wú)溶劑，一液型.不象溶劑型膠粘劑那樣需有干燥過(guò)程，沒(méi)有因溶劑存在的環(huán)境污染和中毒問(wèn)題，滿足環(huán)彳要求.粘接工藝簡(jiǎn)便，可采用滾筒涂敷或噴涂等施膠方法.2操作性良好.在短時(shí)間內(nèi)即可將兩被粘體固定，故可快速將裝配件轉(zhuǎn)入下道加工工序,提高工效.3耐熱，耐寒，耐水蒸氣，耐化學(xué)品和耐

5、溶劑性能優(yōu)良.與原熱熔膠粘劑相比，由于反應(yīng)型熱熔膠粘劑的交聯(lián)結(jié)構(gòu)使所列性能以及粘接強(qiáng)度大幅度提高三、聚氨酯熱熔膠的固化機(jī)理3.1 熱塑性聚氨酯熱熔膠熱塑性聚氯酯熱熔膠采用聚酯多元醇較多，因物理性能較聚醴多元醇制得的膠性能優(yōu)異，多異氟酸酯采用MDl及HDI（不變色。熱塑性聚氧酯與著色劑、增塑劑、穩(wěn)定劑等添加劑摻混后制成膠膜、膠帶或粉末。過(guò)去這類膠多用于織物復(fù)貼及復(fù)合薄膜的層壓粘接。經(jīng)改性后，它可用于粘接多孔性、表面光潔或粗糙的多種材料，如玻璃、金屬、織物和皮革等，還可用于電子儀器指示部位上的液晶盒的安裝。有人用相對(duì)分子質(zhì)量2000的聚己二酸丁二醇、MDI、甲苯、醋酸乙酯等制得固含量為30%的乳液

6、，用落球法測(cè)得的黏度為4PaS,然后將膠液在隔離紙上涂敷成膜。測(cè)得膠膜的熔融溫度為90-100C,粘接紡織品的剝離強(qiáng)度為3949kN/m,同時(shí)，耐水洗及干洗性良好，可用于紡織品和玻璃的粘合。3.2 反應(yīng)型聚氨酯熱熔膠1984年美國(guó)市場(chǎng)上出現(xiàn)反應(yīng)型聚氨酯熱熔膠，標(biāo)志著聚氯酯熱熔膠技術(shù)的新發(fā)展。3.3 2.1濕固化型聚氨酯熱熔膠濕固化型聚氨酯熱熔膠是以端-NCO基預(yù)聚物為基料，配以與異氟酸酯基不反應(yīng)的熱塑性樹(shù)脂、增粘樹(shù)脂、抗氧劑、催化劑、填料等添加劑而成。把膠粘劑加熱熔融成流體，涂布在被粘基材表面，將2個(gè)被粘物貼合，冷卻后形成粘接，之后利用空氣中的濕氣或被粘基材中的微量水分及其他含活潑氫的化合物與

7、一NCO基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)、擴(kuò)鏈，生成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)且具有高內(nèi)聚力的聚合物，使粘接力進(jìn)一步增強(qiáng)。異氟酸酯中的-NCO基團(tuán)極易與含活潑氫的化合物反應(yīng)。其主要化學(xué)反應(yīng)式為：膠粘劑中-NCO基團(tuán)和水或其他活潑氫化合物主要反應(yīng)式如下：OCN-OCN+2HOHOOCHNRNH-COOH(1異氟酸酯基團(tuán)繼續(xù)與式(1中生成的氨基甲酸酯反應(yīng)生成月尿基甲酸酯：-NCO+-NHCO(卜-N(c0NHCOO-(2式(2中生成的月尿基基團(tuán)繼續(xù)和異氟酸酯基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)生成縮二月尿結(jié)構(gòu)：NitCONH+NCO-NC(CONHONH-(3其中，氨基甲酸酯鏈節(jié)(-NHCOO-、胭鏈節(jié)(-NHCONH-極性很高，構(gòu)成聚氨酯分子結(jié)構(gòu)的剛性

8、鏈節(jié)。傅玉英等以聚酯、二異氟酸酯、含414個(gè)硫原子的脂肪族分子質(zhì)量調(diào)節(jié)齊I、催化齊I、阻聚劑等，制得了剝離強(qiáng)度為10kN/m、軟化點(diǎn)4070C、固化時(shí)間220min的鞋用單組分濕固化聚氨酯熱熔膠。ShangLee等報(bào)道了適用于壓制裝飾性硬木膠合板和硬木地板的濕固化單組分聚氨酯熱熔膠，從而可充分利用木材廢料、邊角余料，節(jié)省木材。Helmeke等則報(bào)道了一種高水氣透過(guò)率的濕固化單組分聚氨酯熱熔膠，它形成的膜只允許空氣和水氣透過(guò)，不允許表面活性物質(zhì)、污物、有機(jī)物及水通過(guò)。在膜厚大于13um時(shí)，水氣透過(guò)率500g/(md,可用于制雨具、防水服、防水布等。3.2.2封閉型聚氨酯熱熔膠將聚氨酯預(yù)聚體中的端

9、-NCO基團(tuán)在一定條件下用封閉劑封閉起來(lái)，就形成封閉型預(yù)聚體。實(shí)際上就是把游離的-NCO基團(tuán)保護(hù)起來(lái)，使其在常溫下沒(méi)有反應(yīng)活性，增加了膠的貯存穩(wěn)定性：當(dāng)加熱到一定溫度時(shí)封閉劑發(fā)生離解，活性的-NCO基團(tuán)再生，可與含活性氫化合物如多元醇、胺、水等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而交聯(lián)。常用的封閉劑有質(zhì)類、酚類、醇類亞硫酸氫鈉、叱咯烷酮等。徐海生等研究了不同封閉劑對(duì)異氟酸酯基團(tuán)的封閉率及所制成單組分聚氨酯的熱固化條件和貯存穩(wěn)定性的影響。止匕外，Ashland化學(xué)公司還推出一種胺基酰亞胺，能產(chǎn)生共振作用而自我保護(hù)，使用時(shí)加熱分解出異鼠酸酯和叔胺，叔胺可作為催化劑，解決了傳統(tǒng)封閉劑造成的固化起泡問(wèn)題。四、反應(yīng)型聚氨酯熱熔

10、膠的應(yīng)用由于封閉劑的解離溫度多在100C以上，往往會(huì)引起膠層產(chǎn)生氣泡，所以封閉型聚氨酯熱熔膠僅用于維護(hù)處理等。而濕固化反應(yīng)型熱熔膠雖具有優(yōu)異性能，但由于它在制造、貯運(yùn)和施膠時(shí)必須嚴(yán)格隔離濕氣，使其推廣受到一定限制，目前還未能大量商品化。近年來(lái)，由于技術(shù)和設(shè)備的突破性進(jìn)展逐漸解決了這些問(wèn)題，應(yīng)用正逐漸增多”?？偟膩?lái)說(shuō)，熱熔型聚氯酯獲得應(yīng)用的原因是：使用可靠性強(qiáng)，均勻性好，粘合工藝簡(jiǎn)單，浪費(fèi)少(未用完的膠可保存以后再用。止匕外，由于熱熔膠不使用有機(jī)溶劑，不會(huì)污染環(huán)境，從而受到用戶的歡迎。聚氨酯熱熔膠能設(shè)計(jì)為不同的牌號(hào)規(guī)格，其初粘時(shí)間由幾秒到幾十分鐘內(nèi)可調(diào)，膠膜屈服強(qiáng)度可達(dá)13.7MPa,伸長(zhǎng)率可達(dá)

11、600%。這種產(chǎn)品可以適應(yīng)從大板涂布到自動(dòng)生產(chǎn)線涂布的變化，在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)用于多種行業(yè)。其中以反應(yīng)型PU熱熔膠的應(yīng)用最為廣泛。反應(yīng)型聚氨酯熱熔膠不僅可以膠接多孔性的材料，如泡沫塑料、陶瓷、木材、織物等，而且可以膠接表面光潔的材料，如鋼、鋁、不銹鋼、金屬箔、玻璃、塑料、皮革以及橡膠等。它還具有相當(dāng)高的內(nèi)聚強(qiáng)度，可以根據(jù)需要調(diào)整原料的配比，以獲得從柔性至剛性的系列膠粘劑。反應(yīng)型聚氧酯熱熔膠的特性主要是可以在環(huán)境條件下固化，比傳統(tǒng)熱熔膠的應(yīng)用溫度低?？傊?，這是一種綜合性能較好的熱熔膠，并在以下行業(yè)得到應(yīng)用：(1汽車(chē)結(jié)構(gòu)和零部件，如擋風(fēng)玻璃密封及燈具組裝:(2紡織業(yè)及制鞋業(yè)，如織物接縫粘接及鞋底粘接，

12、具有耐水性以及柔軟舒適等優(yōu)點(diǎn):(3書(shū)籍無(wú)線裝訂，由于膠層柔韌，可使書(shū)籍翻啟時(shí)平整度高，并防止閱讀時(shí)在裝訂處形成凹槽或書(shū)本突然合上，比EVA裝訂更具優(yōu)越性；(4食品包裝業(yè)，能承受食品衛(wèi)生規(guī)定的高、低溫消毒處理i(5木材加工及家具行業(yè)，膠層耐水、耐老化性良好，且不污染和腐蝕木材：(6電子及電器行業(yè)，膠層快速固化，無(wú)須配膠，固化收縮率小，特別適合于電子電器行業(yè)精密元器件粘接。五、反應(yīng)型聚氨酯熱熔膠的國(guó)內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)及存在的問(wèn)題5.1 國(guó)外發(fā)展動(dòng)態(tài)近年來(lái)，美國(guó)、日本有許多著名生產(chǎn)反應(yīng)型聚氯酯熱熔膠的公司推出新產(chǎn)品，如美國(guó)有Bostin、HB、Fuller、NationalStarch、Asiand,3M

13、等12家公司，總銷(xiāo)售額每年有數(shù)千萬(wàn)美元。日本日立化成公司的產(chǎn)品牌號(hào)、性能和其應(yīng)用實(shí)例分別見(jiàn)表1,表2:i：號(hào),49hlmHR運(yùn)他事pilflMTcmi*li*N蕈沖iTI金也e.國(guó)靜看鼻畤葉L修ll*f*星W*E14-EminHrVi1力”mumh.*Ikhii=%叩M1142我離值等.rj111金拿餐崢一豪皿林SJjh也工化，E前，鼻湍毒*iFib1AwIX.PUIM*-*MMkHJflwHulLakK4：*坦曼生*m.*優(yōu)I九*t.CHH-4共tjC1*4-*-JA門(mén)時(shí)段*廢*機(jī)rwuAHiti.tn吧mrwr4MH.內(nèi)看.口”rvrA*rvs-NF1?mHw也具山Q*咐腫，*2AMILI

14、tLrv-ruMi,uifNlfli餐和wH-IEE*iMJEiLn安m例.：/IF3HIM4at一同1ttml，/與一M盤(pán)4量看4也期MjQJLM*LKniilJimt-(AHNli、拿吊比FVCHtlk.胃和靠tVMA餐x-4MtK*-1fiAyjFk4MM*.CMLL.1*_.atX|5.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展動(dòng)態(tài)國(guó)內(nèi)從事反應(yīng)型聚氨酯熱熔膠開(kāi)發(fā)的單位不多，較成功的有上?？颠_(dá)化工有限公司、無(wú)錫市萬(wàn)力粘合材料公司及黎明化工研究院，目前均有產(chǎn)品上市，但規(guī)模都比較小。莊建元發(fā)明一種反應(yīng)型聚氨酯熱熔膠，它包括異氟酸酯、2種或2種以上分子質(zhì)量不同的聚二元醇、擴(kuò)鏈劑、增粘劑和表面濕潤(rùn)劑。該發(fā)明可延長(zhǎng)聚氨酯熱熔膠

15、的適用期，初粘性能好，能夠經(jīng)受較高的溫度，尤其是對(duì)聚烯姓塑料的粘接強(qiáng)度較高。該膠可廣泛用于汽車(chē)、建筑、服裝、皮鞋等行業(yè)。山東省科學(xué)院新材料研究所使用聚酯多元醇和MDI反應(yīng)，配以EVA、松香酯、聚乙烯蠟等輔料，合成了具有初粘力強(qiáng)、結(jié)晶快、伸長(zhǎng)率高、彈性好的書(shū)刊裝訂用濕固化聚氨酯熱熔膠。該膠120c熔融黏度46PaS,晾置時(shí)間90180s,24h后拉伸強(qiáng)度可達(dá)294MPa,30d拉伸強(qiáng)度可達(dá)19.96MPa,伸長(zhǎng)率870%。另外，該膠120c續(xù)加熱24h或在密封條件下保存6個(gè)月黏度無(wú)明顯變化，基本滿足書(shū)刊裝訂高速生產(chǎn)線的技術(shù)要求。上海康達(dá)化工有限公司2001年成功開(kāi)發(fā)出萬(wàn)達(dá)牌PURs系歹產(chǎn)品，性能達(dá)至IJ了世界著名公司的水平，具有不含游離TDI、對(duì)環(huán)境友好等特點(diǎn)，已經(jīng)在汽車(chē)、家電、板材復(fù)膜等行業(yè)中應(yīng)用。無(wú)錫市萬(wàn)力粘合材料公司生產(chǎn)的PUR-3061膠，使用方法是把膠放入110c烘箱中加熱60min后用氣動(dòng)或手動(dòng)膠槍，將膠擠在需粘部位，1min完成粘合。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于洗衣機(jī)項(xiàng)蓋板、消毒柜頂蓋板、書(shū)籍裝訂、汽車(chē)車(chē)燈、鞋等的粘接。另外，還有東莞膠之寶熱熔膠有限公司、高鼎化學(xué)工業(yè)股份有限公司、高鼎精細(xì)化工（昆山有限公司、蘇州博倫熱熔膠機(jī)械有限公司、南京先邦科技有限公司。5.3 存在的問(wèn)題盡管反應(yīng)性聚氨酯熱熔膠的性能特點(diǎn)非常突出，但目前仍存在一些技術(shù)問(wèn)題需要解決，如：降低熔融溫