聚氨酯胶粘剂是指在分子链中含有
氨基甲酸酯基团(-NHCOO-)或
异氰酸酯基(-
NCO)的胶粘剂。聚氨酯胶粘剂分为
多异氰酸酯和聚氨酯两大类。多异氰酸酯分子链中含有异氰基(-NCO)和氨基甲酸酯基(-NH-COO-),故聚氨酯胶粘剂表现出高度的活性与极性。与含有活泼氢的基材,如泡沫、塑料、木材、皮革、织物、纸张、陶瓷等
多孔材料,以及金属、玻璃、
橡胶、塑料等表面光洁的材料都有优良的化学粘接力。
简介
聚氨酯胶粘剂是正在迅猛发展的聚氨酯树脂中的一个重要组成部分,具有优异的性能,在许多方面都得到了广泛的应用,是八大
合成胶粘剂中的重要品种之一。
聚氨酯胶粘剂具备优异的抗剪切强度和抗冲击特性,适用于各种结构性粘合领域,并具备优异的柔韧特性。
聚氨酯胶粘粘剂具备优异的橡胶特性,能适应不同
热膨胀系数基材的粘合,它在基材之间形成具有软-硬
过渡层,不仅粘接力强,同时还具有优异的缓冲、减震功能。 聚氨酯胶粘粘剂的低温和超低温性能超过所有其他类型的胶粘剂。
水性聚氨酯胶粘剂具有低VOC含量、低或无环境污染、不燃等特点,是聚氨酯胶粘剂的重点发展方向。
发展史
1940年德国的研究人员发现
三苯基甲烷一4,4’-
三异氰酸酯可粘接金属与
丁钠橡胶,在
第二次世界大战中使用到
坦克履带上。20世纪50年代以后,
Bayer公司开发了esmorhurs系列(二异氰 酸酯和
多异氰酸酯)和esmophens系列(低分子量端羟基
聚酯多元醇)。按一定量的esmbd和esmoplen可配制成:Polystal系 列商品(双组分溶剂型聚氨酯胶黏剂)。
日本于1954年引进德国和美国技术,1960年生产
聚氨酯材料,1966年开始生产
聚氨酯胶黏剂,开发成功
乙烯类聚氨酯
水性胶黏剂,并于1981年投入工业化生产。日本聚氨酯胶黏剂的研究与生产十分活跃,并与美国、
西欧一起成为聚氨酯生产、出口大国 。
中国于1956年研制并生产
三苯基甲烷三异氰酸酯(
列克纳胶),很快又生产了
甲苯二异氰酸酯(TDI)、双组分溶剂型聚氨酯胶黏剂,1966年聚氨酯胶黏剂投入生产,至今仍为中国聚氨酯胶黏剂中产量最大的品种。20世纪80年代以来陆续从国外引进许多先进的生产线和产品,其中需要大量进口的聚氨酯胶黏剂与其配套,因此,促进了国内研究单位加速聚氨酯胶黏剂的开发,特别是在1986年以后,中国聚氨酯工业 进入迅速发展时期,1994年国家正式批准成立“
中国聚氨酯工业协会,下设“聚氨酯胶黏剂委员会”,该委员会业已成为全国聚氨酯胶黏剂技术与
信息交流的中心。
分类
(1)按反应组成分类按反应组成可分为
多异氰酸酯胶黏剂、含异氰酸酯基的
聚氨酯胶黏剂、含
羟基聚氨酯胶黏剂和聚氨酯树脂胶黏剂。
(2)按用途与特性分类按用途与特性分类可分为通用型胶黏剂、
食品包装用胶黏剂、
鞋用胶黏剂、纸塑复合用胶黏剂、
建筑用胶黏剂、结构用胶黏剂、
超低温用胶黏剂、发泡型胶黏剂、厌氧型胶黏剂、导电性胶黏剂、热熔型胶黏剂、压敏型胶黏剂、封闭型胶黏剂、
水性胶黏剂以及
密封胶黏剂等。
原理
无论哪种
聚氨酯胶粘剂,都是体系中的
异氰酸酯基团与体系内或者体系外含活泼氢的物质发生反应,生成聚氨酯基团或者
聚脲,从而使得体系强度大大提高而实现
粘接的目的。
产品特点
(1)耐水、耐介质性好。
(2)粘接强度高,初粘力大。
(3)良好的贮存稳定性。
(5)干燥速度较快,低环境温度下成膜性良好。
(6)施工工艺佳。
要达到以上几点,除合成高性能
水性聚氨酯外,配膜助剂的选择也尤为重要。
聚氨酯预聚体的合成原料主要是
低聚物多元醇和
二异氰酸酯。低聚物多元醇通常分为
聚醚多元醇和聚酯多元醇两类,由聚醚多元醇制得的
预聚体有良好的
水解稳定性,较好的柔韧性和延伸性,且耐低温性能好;而聚酯多元醇型预聚体内聚力大,粘接强度高.
聚氨酯胶粘剂使用方法
恪诺化工聚氨酯胶粘剂具有高
固体含量、低粘度、工艺适用性好、
粘合力强、无毒等优点是适用于铝箔(O
PA),预处理过的
聚乙烯(
HDPE,LDPE)、
聚丙烯(OPP,CPP)、聚酯(PET)、
聚酰胺(PA,ONY)薄膜,喷涂金属的薄膜,
玻璃纸之间复合的
双组份溶剂型聚氨酯类
粘合剂。
主要规格:
特点:本产品粘度低有很好的
经济性,有良好的机械加工性能和润湿性能,复合后初粘效果特别明显,有良好的透明度和弹性,耐老化,无气味。
使用说明:(重量)5份主剂配:1份
固化剂:
醋酸乙酯6-8-10(根据涂膜厚度)
1、溶剂适合用醋酸乙酯、溶剂中
含水量不得超过300PPM, 不适用芳香族、甲苯类、醇类溶剂。
2、稀释方法:必须按要求的固体含量往主剂中加入溶剂,进行搅拌后,再将固化剂加入到稀释好的主剂中,
并充分搅拌。
配方:
3、适用期:配制好的粘合剂的适用期决定于粘合剂的固体含量、存放温度和稀释剂中的水份,一般配制好的粘合剂存放于密闭容器中,可使用约1-2天无明显的粘度增加。超过使用期的粘合剂或胶桶中的旧胶都会对复合制品的质量有不良的影响。
5、涂布量:为适应复合制品的使用目的和材质构成的不同要求,
干基涂布量可以2-6g/㎡间选择。需进行热加工或深度成型加工的
复合膜,涂胶量较大,反之则涂胶量较小。对于印刷过的膜涂胶量相应调整。
6、
工作浓度:根据涂胶量的
花辊浓度决定工作浓度。浓度越高,经济性越好,一般推荐使用浓度在25-40%之间选择。
7、干燥:为使涂上胶粘剂的薄膜上的溶剂完全挥发干净,必须注意有足够的风量、风速和温度。如
干燥系统分三段时,在膜入口到出口的
温度梯度控制在50-60℃到70-80℃或60-80-90℃。
8、粘合温度:取决于复合基材的性质和质量,采用尽可能高的温度,
一般控制在50-90℃。易受温度影响的薄膜采用50-60℃,其它薄膜可采用70-80℃。
9、复合压力:在不损坏薄膜的情况下,应尽可能提高复合压力。
10、熟化:主剂和固化剂在
复合加工后并不立即具有高的粘接强度,需要将制品送入熟化室24-48小时后,冬天和夏天的作业环境是不同的,请加注意。初步复合好的复合膜要尽可能熟化至少一天后才能进行复卷或制造三层复合膜。
11、剩余胶液:超过8小时或出现白浊化、半透明或增稠现象,则不可继续使用。
贮存:
在未开封的、包装完好的容器中贮存于防晒、干燥处、
贮存期为8个月,打开包装后要在短期内用完。
薄膜电晕处理要求:
聚乙稀和聚丙稀薄膜必须经过电晕处理,聚乙稀薄膜的表面张力尽可能达到42达因,不得低于40达因:聚丙稀薄膜的表面张力不应低于39达因。
应用
聚氨酯胶粘剂的多样性为许多粘接难题都准备了解决的方法,且特别适用于其他类型胶粘剂不能粘接或粘接有困难的地方。
此外,聚氨酯胶粘剂还具有韧性可调节、粘合工艺简便、极佳的耐
低温性能以及优良的稳定性等等特性。正是由于聚氨酯胶粘剂这种优良的粘接性能和对多种基材的粘接适应性,使其
应用领域不断扩大,在国内外近年来成为发展最快的胶粘剂。
1、汽车用聚氨酯胶粘剂
新型汽车结构中引入大量的
轻质金属、
复合材料和塑料,造成
汽车用胶粘剂和密封胶持续增长。在汽车上应用最为广泛的聚氨酯胶粘剂主要有装配
挡风玻璃用单组分湿固化聚氨酯密封胶;粘接
玻璃纤维增强塑料和片状
模塑复合材料的
结构胶粘剂、内装件用双组分聚氨酯胶粘剂及
水性聚氨酯胶等。汽车内饰件也是胶粘剂用量增长的一个领域。在过去相当长的一段时间内,中国汽车制造业一直从国外进口聚氨酯挡风玻璃胶,直到“八五”期间,研制开发这种胶才被列入国家重点
科技攻关项目。汽车上应用广泛的
水性聚氨酯胶粘剂是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂。大多数水性聚氨酯是线性
热塑性聚氨酯,由于其
涂膜没有交联,分子质量较低,因而
耐水性、
耐溶剂性、胶膜强度等性能还较差,必须对其进行改性,以提高其性能。聚酯和
丙烯酸的杂和
分散体与脲二酮和
异氰脲酸酯配合,制备的汽车修补清漆,不需要高速
搅拌设备,容易混合在一起,具有良好的粘附性能。
2、木材用聚氨酯胶粘剂
随着世界性
森林资源急剧减少和中国
天然林资源保护工程的实施,小木材拼大板就要求胶粘剂粘接强度和耐久耐候等性能优于木材本身。胶粘剂用量的多少,已成为衡量木材
工业技术发展水平的标志。过去人们用的
木材胶粘剂多为以
甲醛为主要原料的
脲醛树脂,
酚醛树脂和
三聚氰胺甲醛树脂,但由于游离的甲醛存在,产品使用期间会逐渐向周围散发甲醛气体,造成环境污染。
木材加工行业已开始将目光投向新型的环保胶粘剂聚氨酯胶,以期减少对环境的污染。木工行业使用的单组分湿气固化聚氨酯胶粘剂是液态的,在室温下使用。通常其粘接强度高、
柔韧性和耐水性好,并能和许多非木基材(如
纺织纤维、金属、塑料、橡胶等)粘接。单组分聚氨酯胶粘剂在测试中所表现出的干、
湿强度均要好于
酚醛胶粘剂。粘接前,在粘接基材表面涂布羟甲基
间苯二酚(HMR)
偶合剂可以提高粘接强度, HMR可以加强所有热固型木材胶粘剂的粘接强度。当木材表面预涂HMR偶合剂时,单组分聚氨酯胶粘剂的强度和
耐久性可以满足大部分严格的测试要求。
3、鞋用聚氨酯胶粘剂
中国是一个制鞋大国,鞋用胶粘剂的发展经历3代后,随着全球性
环保意识的提高,以及
石油危机的加剧,促使第4代环保无溶剂型和水基型鞋用
粘胶剂的出现。水性聚氨酯的制备工艺已日趋成熟。对于一些低极性鞋材如
SBS等材质的粘接,聚氨酯胶粘剂的
剥离强度达不到要求。通过添加
增粘树脂等进行改性,可开发出具有
结晶度高、结晶速度快、
内聚强度
大和剥离强度较理想的聚氨酯鞋用胶粘剂。
4、包装用聚氨酯胶粘剂
软包装又称
软罐头,以其轻质方便、保鲜期长、卫生、易贮存运输、易拆开、垃圾量少及货架效应良好等独特的综合性能,现已超过
硬包装如塑料、
玻璃瓶和罐等。聚氨酯胶粘剂由于其优异的性能,可将不同性质的
薄膜材料粘接在一起得到耐寒、耐油、耐药品、透明、耐磨等各种性能的软包装用
复合薄膜。在国内外市场中,聚氨酯胶粘剂已经成为软包装用复合薄膜加工的主要胶粘剂。在国内胶粘剂市场中,包装用复合薄膜制造业中,聚氨酯胶粘剂用量仅次于制鞋业而居第二位。用于包装的聚氨酯胶粘剂品种繁多,如
水基聚氨酯胶粘剂、热熔型聚氨酯胶粘剂、溶剂型聚氨酯胶粘剂、无溶剂型聚氨酯胶粘剂。其中常用的聚氨酯
热熔胶又可分为2类:(1)
热塑性聚氨酯弹性体热熔胶:(2)
反应型热熔胶。
热塑性热熔胶的主要缺点是粘度较高,故对涂布
表观质量的影响较大。反应型聚氨酯
热熔胶粘剂是在传统热熔胶基础上发展起来的一类新型胶粘剂,它不仅有传统热熔胶初粘性好和
后固化性能优的特点,又具有聚氨酯的组成结构多变和性能
调节范围大的优点,对多种基材具有优良的粘接性能。另外,在包装用水性聚氨酯胶方面,由于
乳化剂的使用或分子中
亲水性离子基团的引入,使其耐水性降低,对提高其耐水性的研究已成为热点。同时由于水的
热容较大,故如何提高其固含量从而提高其干燥速度,也是当下亟待解决的问题之一。
5、建筑用聚氨酯胶粘剂
聚氨酯胶粘剂除具有无毒、无污染、使用方便等优点,还具有其它胶粘剂无法比拟的优点,即优良的耐低温、耐溶剂、耐老化、耐臭氧及耐细菌性能,在建筑铺装材料的应用中发挥着重要作用。广泛应用于弹性
橡胶地垫、硬质
橡胶地砖和铺设塑胶跑道运动场中。新型双组分聚氨酯胶粘剂突破传统胶粘剂剪切强度与剥离强度的矛盾,可使两者同时达到较高使用强度,在建筑用钢板的粘接中体现出优异的性能,粘接牢固且不易产生形变,而且室温可调固化速度,使该聚氨酯胶在使用上方便易行,应用广泛。聚氨酯胶粘剂在建筑用
PVC材料粘接,
夹心板生产以及
建筑防水涂料中都得到广泛使用。
水性油墨被列为环境友好型印刷首选。常温交联水性聚氨酯胶粘剂可制得适合
凹版印刷的单组分聚氨酯水性油墨,该水性油墨高光耐水、强附着、干性可调、色彩鲜艳、层次清晰、无毒不燃、耐侯、粘稠易控 ,与其它水性油墨相比,对各种
承印物材料具有广泛的适应性。聚氨酯- 聚丙稀酸酯作为水性油墨的
连接料,在油墨薄膜印刷品
干燥过程中,综合了聚氨酯胶粘剂和
聚丙烯酸酯的性能,由此改性得到的乳液对薄膜也具有较好的
附着牢度。
彩印行业所用的
基膜主要有聚酯膜、
尼龙膜、聚丙烯膜、聚乙烯膜等几种,选择油墨的关键在于其应对这几种基膜均具有良好的
附着力。使用分子中含有羟基的
氯乙烯-
丙烯酸羟乙酯共聚物与
大分子二元醇、
小分子扩链剂、
甲苯二异氰酸酯共同反应,可制得的新型聚氨酯胶粘剂,能有效地提高彩印油墨的品质。
近20年来,在书籍装订中,热熔胶的应用已经获得了迅猛发展。其原因主要是低价平装书生产有了惊人的增长,与此同时产生了无线装订工艺,由于
EVA热熔胶具有很好的粘接性和弹性,
国内市场上使用的书籍装订热熔胶绝大部分为EVA型热熔胶。但EVA型热熔胶价格昂贵,而且EVA型热熔胶具有
记忆性等缺点。聚氨酯热熔胶则可弥补以上缺陷,该胶粘剂
生产工艺简单,成本低廉,胶粘剂的弹性、韧性好,粘接强度高,胶粘剂可以反复熔化使用,产品
利用率高,具有更广阔的应用前景。
8、 铁路建设上的应用
无砟
轨道铺设(高铁
工程技术的发展方向)用胶将以国产聚氨酯胶粘剂产品为主,
单轨每5米嵌入一个凸型挡台,每个挡台两边各需灌注聚氨酯胶粘剂约17.8kg,每公里
双轨无砟轨道建设需聚氨酯
灌封胶粘剂7吨以上。除了在铁路铺设方面外,
高速列车的生产对于聚氨酯胶粘剂的使用需求也大大增加,聚氨酯在车辆上承担着玻璃粘接、地板粘接、嵌缝填充、密封防水等各种必不可少的作用,在车辆上,按照
动车组CRH3为基础,单节车厢用聚氨酯胶约84.07L折算约合为109.3Kg,主要应用于车窗玻璃的粘接密封及部分填充部位的密封。
9、其它
聚氨酯胶粘剂由于其优异的粘接特性,在航天器材的粘接、文物保护与修复、
军工产业、
文具用品、
医疗卫生等方面发挥越来越重要的作用。
聚氨酯胶粘剂以其优异的性能广泛应用于各个领域,日渐成为人类生活中重要的
合成材料。世界聚氨酯胶粘剂工业正向适应环境保护、安全卫生、资源回收等方向发展。中国聚氨酯胶粘剂工业也显示了较快的增长势头,
技术开发也取得了很大的进展。随着聚氨酯用途的逐渐拓展和人类环保意识的不断增强。 聚氨酯胶黏剂会扮演越来越重要的角色。
施工工艺
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油脂、灰尘等弱
界面层,受其影响,建立在弱界面层上的粘接所得
粘接强度不易提高。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。表面处理是提高粘接强度的首要步骤之一。
②清洗脱脂
一些金属、塑料基材的表面常常易被汗、油、灰尘等污染,另外,塑料表面还有
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,金属或塑料表面的油脂与聚氨酯
相容性差,而存在的水分会与胶粘剂中的一NCO基团反应产生气泡,使胶与基材接触
表面积降低,且使胶粘层
内聚力降低,因而粘接前 必须进行表面清洗、干燥处理。一般是用含
表面活性剂及
有机溶剂的
碱水进行清洗,再水洗干燥,或用有机溶剂(如
丙酮、
四氯化碳、
乙醇等)直接清洗。对有锈迹的金属一般要先用砂纸、
钢丝刷除去表面铁锈。
③粗糙化处理
对光滑表面一般须进行粗糙化处理,以增加胶与基材的
接触面积。胶粘剂渗入基材表面凹隙或孔隙中,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、
木锉粗化、砂纸打磨等。但过于粗糙会使胶粘剂在表面的浸润受到影响,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、浸蚀、
电晕处理等方法改变其表面性质,使之易被聚氨酯胶粘剂粘接。
④金属表面化学处理
对金属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,可用重铬酸钾/
浓硫酸/水(
质量比约10/100/300)
混合液,在70-12℃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5-10min,水洗,干燥。或用
重铬酸钾/浓硫酸/水混合液处理。
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
聚烯烃表面能很低,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。
a.化学处理液可用重铬酸钾/浓硫酸/水(质量比75/1500/12,或5g/55ml/8ml等配比),
PP或
PE于70℃浸1—10min或室温浸泡①5h后,水洗、中和、水洗、干燥。
b.电晕处理 用高频
高压放电,使塑料表面被空气中氧气部分氧化,产生
羰基等
极性基团。常常是几种表面
处理方法相结合,如砂磨→腐蚀→清洗→干燥。
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。
聚氨酯胶粘剂和
密封胶常用的底涂剂有:
聚氨酯清漆(如聚氨酯胶粘剂或涂料的
稀溶液);
多异氰酸酯胶粘剂(如PAPI稀溶液);
有机硅偶联剂的稀溶液;
环氧树脂稀溶液等。
单组分聚氨酯胶粘剂一般不需配制,可按操作要求直接使用,这也是单组分胶的使用方便之处。
对于双组分或多组分聚氨酯胶,应按说明书要求配制,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,异氰酸酯指数R=NCO/OH一般在0.5—1.4范围。
一般来说,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,但若配胶中
NCO基团过量太多,则固化不完全,且固化了的胶粘层较硬,甚至是脆性;若羟基组分过量较多,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,这是因为各组分的初始分子量较小,若其中一组分过量,则造成固化慢且不易完全,胶层表面发粘、强度低。
已调配好的胶应当天用完为宜,因为配成的胶
适用期有限。适用期即配制后的胶粘剂能维持其可操作施工的时间。粘度随放置时间而增大,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、牌号的聚氨酯胶粘剂适用期不一样,从几分钟至几天不等。在
工业生产上大量使用时,应预先做适用期试验。
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,夏季适用期短,冬季长。经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8h(即一个工作日)。
若配好的胶当天用不完,可适当稀释,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,一般可分批少量兑人新配的胶中。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。聚氨酯胶可用的
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
a.涂胶
涂布(
上胶)的方法有喷涂、
刷涂、
浸涂、
辊涂等,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。
涂胶量(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,通常在一定范围内剪切强度较高。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。当胶层厚度增加,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—种剥离状态,剥离力的作用降低了表观的剪切强度值。
b.晾置
对于溶剂型聚氨酯胶粘剂来说,涂好胶后需晾置几分钟到数十分钟,使胶粘剂中的溶剂大部分挥发,这有利于提高初粘力。必要时还要适当加热,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,影响粘接质量。对于无溶剂聚氨酯胶粘剂来说,涂胶后即可将被粘物贴合。
c.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件,保证粘接面完全贴合定位,必要时施加一定的压力,使胶粘剂更好地产生
塑性流动,以浸润被粘物表面,使胶粘剂与基材表面达到最大接触。
⑨胶粘剂的固化
大多数聚氨酯胶粘剂在粘接时不立即具有较高的粘接强度,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,获得最终固化强度。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足够高的粘接力的过程。
聚氨酯胶粘剂可
室温固化,对于
反应性聚氨酯胶来说,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,可采用加热的方法。加热不仅有利于胶粘剂本身的固化,还有利于加速胶中的NCO基团与基材表面的
活性氢基团相反应。加热还可使胶层软化,以增加对基材表面的浸润,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”。
加热对提高粘接力有利。固化的加热方式有烘箱或
烘道、
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。溶剂型聚氨酯胶要注意溶剂的挥发速度。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面、空气中的水分加速反应,产生的CO2气体来不及扩散,而胶层粘度增加很快,气泡就留在胶层中。
单组分湿固化聚氨酯胶粘剂主要靠空气中的水分固化,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。