双组分聚氨酯胶粘剂概述.docx
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双组分聚氨酯胶粘剂概述
双组分聚氨酯胶粘剂概述
双组分聚氨酯胶粘剂是聚氨酯胶粘剂中最重要的一个大类，用途广，用量大。
通常由甲、乙两个组分组成，两个组分是分开包装的，使用前按一定比例配制即可。
甲组分（主剂）为羟基组分，乙组分（固化剂）为含游离异氰酸酯基团的组分。
也有的主剂为端基NCO的聚氨酯预聚体，固化剂为低分子量多元醇或多元胺，甲组分和乙组分按一定比例混合生成聚氨酯树脂。
双组分聚氨酯胶粘剂具有以下特点。
（1）属反应性的胶粘剂在两个组分混合后，发生交联反应，产生固化产物。
（2）制备时，可以调节两组分的原料组成和分子量，使之在室温下有合适的粘度，可制成高固含量或无溶剂双组分胶粘剂。
（3）通常可室温固化，通过选择制备胶粘剂的原料或加入催化剂可凋节固化速度。
一般，双组分聚氨酯胶粘剂有较大的初粘合力，叫加热固化，其最终粘合强度比单组分胶粘剂大，可以满足结构胶粘剂的要求。
（4）两个组分的用量可在一定范围内调节，一般存在着一定容忍度。
两组分的NCO／OH摩尔比在一般情况下大于或等于l，当固化时，一部分NCO基团参与胶的固化反应，产生化学粘合力，多余的NC0基团在加热固化时，还可产生脲基甲酸酯、缩二脲等，增加交联度，提高了胶层的内聚强度和耐热性。
对于无溶剂双组分聚氨酯胶粘剂来说，因各组分起始分子量不大，一般来说NCO／
OH摩尔比等于或稍大于l，有利于固化完全，特别在粘合密封件时，注意NCO组分不能过量太多。
而对于溶剂型双组分胶粘剂来说，其主剂分子量较大，初粘性能较好，两组分的用量可在较大范围内调节，NCO／OH摩尔比可小于1或大于1的数倍。
当NCO组分（固化剂）过量较多的场合，多异氰酸酯自聚形成坚韧的胶粘层，适合于硬材料的粘接；在NCO组分用量少的场合，则胶层柔软，可用于皮革、织物等软材料的粘接。
双组分聚氨酯胶粘剂自问世以来，由于具有性能可调节性、粘合强度大、粘接范围广等优点，已成为聚氨酯胶粘剂中品种最多、产量最大的产品。
通用型双组分聚氨酯胶粘剂
通用型聚氨酯胶粘剂是以聚己二酸乙二醇酯为原料、以溶剂聚氨酯树脂为主成分（甲组分），以三羟甲基丙烷一T1）l加成物为固化剂（乙组分）的双组分聚氨酯胶粘剂。
通用型双组分聚氨酯胶粘剂亦称101-聚氨酯胶粘剂，是上海新光化工
厂最早投入工业化生产、至今仍是国内生产量最大的聚氨酯胶粘剂，国内用户达千家以上，主要用于绝缘材料、包装材料、复合膜、多孔材料、深冷保护材料等的粘接。
1.产品规格
通用型双组分聚氨酯胶粘剂要制订国家标准，目前正在起草行业标准，其主
要技术指标见表。
表通用型双组分聚氨酯胶粘剂产品的规格
项目组分
甲组分（主剂）
乙组分（固化
剂）
外观
NCO含
量，％
含固体
浅黄色或茶色
粘稠液
30士2,50±2
无色或浅黄色
透明液
12士1
60±2
量，％粘度，25C
30-90
--
剪切强度，
MPa
8.0
8.0
2.胶粘剂的贮存
通用型双组分聚氨酯胶粘剂组分中含有机溶剂（丙酮、醋酸乙酯等），按易燃品规定贮运。
乙组分中含活泼的异氰酸酯基团，要避免与水等活性基团物质接触。
甲组分在冷天会产生结晶或形成絮状沉淀，属正常物理变化，只须在温水中或采用适当的加热装置（避免明
火）温热即可熔化使用。
甲、乙组分贮存时间分别为一年和半年。
产品包装有听装和玻璃瓶装两种。
3.使用方法
双组分聚氨酯胶粘剂使用方法的好坏直接影响材料的粘合性能，在粘合前需注意甲乙组分是否过期变质。
尤其是乙组分，因容易发生缩聚反应而变质，宜在低温密闭条件下保存。
聚氨酯胶粘剂的
施用一般分为表面处理、胶的配制与涂布、固定与固化以及整饰等步骤，各步骤都要严格遵守操作规程，否则会影响粘接的质量。
1.使用方法
（1）表面处理被粘合材料的表面在涂布胶粘剂前必须经去污、除锈、脱脂等处理，一般用喷砂、砂轮、砂纸等方法除锈，用甲苯、丙酮、乙醇等溶剂脱脂去油渍。
处理后要求表面干燥、平整。
铝-铝合金表面的处理可用零号砂布打毛和丙酮脱脂，放人
65-70C重铬酸钠溶液中浸渍30min，用水冲淋，在70C以下烘干备用。
重铬酸钠溶液可用下列配方制备：
重铬酸钠：
水：
浓硫酸=7.5:
65.2:
27.3或30:
176:
50（质量份数）。
低碳钢的表面用1号砂布打毛，再用三氯乙烯脱脂后即可进行粘接。
聚氯乙烯板与泡沫用三氯乙烯脱脂，层压板和玻璃钢用零号砂布打毛。
木材、纸张、皮带不平整、不清洁时均须进行表面处理。
表面处理方法对铝-铝材料粘合强度（剪切强度）的影响见表。
处理方法
剪切强度
剪切强度,
MPa
试样1
样3
试样2
平均
试
5.32
5.42
丙酮脱脂
5.46
5.40
零号砂布打
8.65
9.19
毛
9.67
9.17
阳极化
9.31
10.91
化学法
10.86
10.37
10.96
12.27
13.96
12.40
*铁锚-101胶，甲组分：
乙组分=100:
50（质量份数）。
（2）胶液配制胶粘剂的配制视被粘材料的要求而定，甲、乙组分有不同的配比，而且该胶粘剂还可以与它种胶粘剂混用。
通用型双组分聚氨酯胶粘剂甲、乙组分的配比见表。
表粘接各种材料用胶的配比
被粘合材料
甲组分（质量
分数）
乙组分（质量
分数）
纸张、皮革、
木材
100
10-15
一般材料
100
15-30
金属材料
100
20-50
若要加速固化时间，并使起始粘合力提高，在组分中可加入
0.1%-0.3%的三乙醇胺或二乙胺基乙醇。
胶粘剂按甲、乙组分比例配制后即可使用。
配好的胶粘剂在密闭条件下可贮存半天到一天时间（25C），若按甲10乙:
50配制，贮存
期就缩短至3-4h箱温度越高，贮存期越短；乙组分越多，固化速度越快；胶合层硬度越高，耐热性能也就越好。
胶粘剂甲、乙组分配比对粘合强度的影响见表。
表甲、乙组分配比对粘合强度的影响*
甲组
100:
5100:
1010
0:
30100
50100:
7
0100:
10
0
分：
乙组
分
（质
量分
数）
剪切
强度，
MPa
6.2
7.4
11.7
12.3
12.4
13.7
*被粘材料为铝-铝合金。
胶粘剂中加入一定量的填料可增加胶粘层的硬度以及耐热性，另外还可降低胶粘剂的成本。
加入填料量一般为10%-20%（质量份数）,要求填料粒度要细，能均匀分散在胶粘剂内。
并要求填料要干燥而且易被胶粘剂润湿。
填料添加量对铝一铝粘合强度的影响见表。
表填料添加量对铝-铝粘合强度的影响
填料（质量
甲组分（质量
乙组分（质量
铝-铝剪切强度，
份数）
份数）
份数）
MPa
--
100
10
7.4
硅藻土5
100
10
7.8
高岭土5
100
10
8.8
高岭土
100
10
12.2
10
100
50
13.1
高岭土
20
石英粉、铝粉、铁粉、石棉粉以及滑石粉等都可作为通用型聚氨酯胶粘剂的填料。
（3）涂布与固化使用配好的胶液进行涂布时，可用油画笔将胶液涂在已处理的材料表面，第一次涂胶后放置5-10min，再涂第二次，
放置10-20min。
然后，将被粘合的材料表面贴合在一起，甲0.03-0.05MPa的压力使其固化，加压时间为数分钟至10h箱粘接件于室温放置一昼夜即能达到较大的粘合强度，要达最高强度需3-5天。
加温固化可缩短固化时间，如100C时2h、130C时1h，其胶层可达到基本固化。
粘接件在未固化前有一定的粘合力，但此时切勿使用于湿热处。
被粘材料的面积较大时可采用油漆用刷或用喷涂法进行施胶。
固
化温度对粘合强度的影响见表，各种被粘材料的粘合条件见表。
表固化温度对粘合强度的影响
甲组分：
乙组分
（质量分数）
100C固化2h
时的剪切强度，
MPa
室温固化1天时
的剪切强度，
MPa
100:
10
7.3
6.5
100:
50
12.2
11.1
表各种被粘材料的粘合条件
被粘材料
固定压力，
MPa
温度，C
时间，h
铝合金-铝
合金
0.05
100
2
钢—钢
0.03
70
12
铁-铁
0.03
70
12
木材-木
0.015
70
12
材
0.03
70
12
其他
4.粘合性能
通用型双组分聚氨酯胶粘剂对各种材料的粘合强度见表。
铝
铝合金粘接件在各种温度下具有的粘合强度见表。
表各种被粘材料的粘合强度①
剪切强度，
被粘材料
MPa
铝合金一铝
合金
木材一木材
硬PVC—硬
PVC
7
9
6
软钢一软
钢
玻璃钢一玻璃钢层压板-层压板②
5
7
8
1甲组分：
乙组分：
100:
100（质量份数）
2酚醛层压板。
表铝合金粘接件在各种温度下的粘合强度
甲组分：
乙组分（质
量份数）
各种温度下的剪切强
度，MPa
-73°C
70C
29C
100C
50C
16
7
5
100:
10
5
5
100:
50
24
12
9
8
7
将硬聚氯乙烯以通用型双组分聚氨酯胶粘剂粘接后，于不同温度下分别浸入酸性与碱性溶液中各7天后取出，测其剪切强度如表所示。
浸入氢氧化钠溶液中，其胶粘剂膜呈粉状，而浸入盐酸中者则发酥。
将铝一铝粘接的试样进行耐油、耐水解及耐湿热试验，其粘合性能的变化见表。
从耐油试验数据看来，汽油浸泡后者粘合力最高，冷水浸泡者次之，因此，可作为耐水解胶粘剂，但不宜长期使用。
然而,经过70C热老化以后，反而使粘合强度提高了，这说明在加热条件下，聚氨酯胶粘剂固化得更好了。
表硬PVC硬PVC粘接件的耐腐蚀试验
浓度与
强度
空
H2S04
H2S04
HCl（
工
NaOH（工
药品名
白
（工业）
（工业）
业）
业）
称
浓
度，％
0
30
10
31
30
剪切强
6
5
6
1
4
度，
MPa
表铝-铝合金粘接件耐油、耐水、耐湿热老化试验
介质
空
白
汽油
火油
车油
冷水
热老
化
湿热老化（温
度
95%-100%）
温度，c
时间，
16-20
16-20
16-20
16-20
72±2
48-53
h
96
72
72
96
240
96
剪切强度，
MPa
7
7
4
5
5
9
5
5.改进型通用聚氨酯胶粘剂
上述通用型双组分聚氨酯胶粘剂的生产操作中，存在问题是粘度较难控制，如不能达到指标，则胶粘剂的初粘强度较差，给使用带来困难。
另外，一般通用胶在冬天会产生结晶或絮状体，需加热熔化后才能使用，因此给用户带来麻烦。
经过制备方法的改进以及聚酯多元醇结构的调整，解决了以上难题，制得深受用户欢迎的通用型双组分聚氨酯胶粘剂。
1.扩链法制备甲组分胶液
聚己二酸一乙二醇经真空脱水处理后，其水分含量达到0.06%以下。
可按甲苯二异氰酸酯（80/20）与聚酯多元醇的摩尔比（R指数）等于2.5，计算，TDI与聚酯多元醇的投料量。
TDI与聚酯多元醇的反
应温度为90-95C,反应时间2h，按计算加入一缩乙二醇（二甘醇）扩链剂、二月桂酸二丁基锡催化剂进行扩链反应，使其分子量（粘度）
进一步增加，其中溶剂添加量与添加方法参照上述制备方法进行。
用扩链法制得甲组分胶液的粘度指标稳定，而且可以通过添加扩链剂（二甘醇）的量来控制甲组分胶液的粘度指标。
2．低温不结晶的甲组分胶液
用聚己二酸-乙二醇—丙二醇代替聚己二酸乙二醇制备的甲组分胶液可在室温和零度左右的低温下贮存而不会出现结晶体与絮状体，抗冻，不会结晶。
在聚酯中乙二醇与丙二醇的摩尔比是8：
2或9：
1。
应用实例
通用型双组分聚氨酯胶粘剂可应用于粘接金属（如铝、铁、钢等）、非金属（如陶瓷、木材、皮革、塑料等）以及不同材料之间的粘接。
通用型双组分聚氨酯胶粘剂大量用于制造电机上应用的绝缘纸（聚酯薄
膜-青壳纸复合）、纸塑复合（彩印纸-聚丙烯薄膜）、铁板-聚氨酯泡沫体复合以及鬃刷的制造等，其他用途渗透到国民经济各领域。
1．机床导轨的维修采用镶嵌粘接塑料板法将塑料薄板粘在铸铁导轨上，制成塑料导轨，可解决机床导轨的磨损。
用铁锚-10l聚氨酯胶，按甲组分：
乙组分=100:
50（质量份数）配制胶液，在胶液中拌入直径为0.1mm、长为20mm的细铜丝，使导轨与塑料板之间保持足够空隙，不致使胶液全部挤出。
塑料板和铸铁导轨两个粘接面都需分别涂刷胶液两次，第一次涂刷5min后再涂第二次，待15-20min其胶层发粘有拉丝现象后，再将塑料板与导轨叠合，靠它的自身的重量加压，因冬、夏温差大，会引起塑料膨胀或收缩，产生内应力而裂开，因此固化温度最好保持在20-25C之间，固化时间1-2天。
2．扬声器的粘接扬声器振动系统即纸盒、音圈和定位支架三者需粘在一起，特别是大功率扬声器振动时振幅较大，故必须粘接牢固，因为直接关系到扬声器的使用寿命。
特别是100mm以上的扬声器都用聚氨酯胶粘剂粘接。
采用铁锚-101聚氨酯胶粘剂按甲组分：
乙组分=100：
30-35（质量份数）配胶，使用后可达到预期效果。
扬声器音圈的粘接，胶液是用甲组分：
乙组分=100：
25（质量份数）配制。
3.在鬃刷产品上的应用
通用型双组分聚氨酯胶粘剂是理想的鬃刷用胶粘剂。
鬃刷的粘接是将鬃毛（猪鬃或尼龙鬃等）、木片（木材）及刷壳（马口铁）三者粘接起来，要求表面封闭l-2mm，又要求渗透6-9mm。
常用胶液的配方为：
甲组分100份、乙组分35份、滑石粉（＞1目）30份。
将配制好的胶粘剂倒人刷壳内或使用鬃刷灌胶机进行灌封，灌封后晃动刷头使胶粘剂均匀，放置至干凝（转入打毛不少于24h）。
用该胶粘剂灌封后的刷鬃粘合强度大于130N，达到SG236--8l猪鬃漆刷标准规定（98N），若在丙酮中浸泡24h后不脱鬃、不松动，则说明该胶符合要求。
4．高压强塑料风管的粘接修复
钢丝绑札机是引进设备，高压强塑料风管的断裂常导致设备瘫痪，
影响生产。
采用尼龙套管设计的对接、套接复合接头，既能满足
0.8MPa压力的要求，又能避免尼龙套管的膨胀问题。
先将长
100mm、内径2mm的尼龙套管及内壁12mm（夕外的高压塑料风管两端头（长50mm的外壁）用砂布打磨粗糙，并用丙酮清洗干净，晾干后待粘。
采用铁锚-101聚氨酯胶粘剂，胶液按甲组分：
乙组分=5：
1（质量份数）配制，先将断裂的高压强塑料风管一端涂胶，胶层厚0.05-0.1mm，然后立即将尼龙套管插入高压塑料风管涂胶端，并左右旋转尼龙套管，使胶均匀地粘附并填满尼龙套管内壁与高压塑料风管的间隙处，插入深度为尼龙套管的一半（50mm）之高压塑料风管的另一端，按上述方法进行粘接，务使高压塑料风管两断面基本吻合，于常温下固化48h,100C保持2h即可。
修复的钢丝绑札机运行半年未见粘接异常，证明粘接后能满足0.8MPa压力的工况要求。
5．拖拉机机体裂纹的粘接修复
拖拉机机体产生裂纹可用铁锚-101聚氨酯胶粘剂进行修复，粘接修复后经两年使用未发现异常现象。
其粘接工艺简述如下。
（1）清洗裂纹表面用汽油和钢丝刷清除裂纹周围的油污。
找出裂纹的两端点，用手电钻在端点钻两个妇一的止裂孔。
（2）开出V型槽用凿子沿裂纹线开出60-70C的V型槽，至止裂孔为止。
以槽底深度为机体厚度的2/5为宜。
（3）V型槽粘接面的清洁先用棉纱蘸酒精粗擦被粘面，沿着V型槽的四周约30mm左右擦拭2-3次，然后用脱脂棉蘸丙酮精擦被粘面，直至彻底干净为止。
（4）配胶按甲组分：
乙组分=2：
1（体积比）进行配制，充分搅拌均匀后沿V型槽将胶倒满，并使之略高出机体表面，以油漆刮刀用力刮平、压实、压紧。
（5）固化用灯泡加热或用电热吹风加热，2h后即可完全固化（温度控制在1m信C左右）。
（6）整饰先用锉刀、后用砂纸打磨，把高出机体表面的胶锉掉磨平，使其与机体表面相平。
6．低温室电灯线路的粘接与安装低温室内墙壁与顶棚是铁皮，表面涂有漆层。
室内使用温度是
-70-60C,有时连续使用10多天。
停止使用后温度为10-30C,相对湿度为100％。
低温室内按装电灯线路的粘接工艺简述如下。
（1）粘接表面处理用刃具、砂纸将被粘表面打磨粗糙，然后用酒精或丙酮清洗干净，晾干。
（2）配胶将铁锚-101聚氨酯胶粘剂按甲组分：
乙组分=100：
20-30（质量份数）、另加偶联剂等助剂配成。
（3）粘接用画笔将胶涂在欲粘接的表面上，晾置30-40min，把欲连接的电灯线路的铝片与墙壁、顶棚贴合在一起，并用手指或其他工具轻轻按几次，使其粘接牢固。
再在铝片粘接处涂一层胶保护底胶。
另外，将胶涂在要安装电灯座的墙壁和顶棚水泥大梁上然后把电灯座与墙壁及水泥大梁的粘接面粘合一起，并施以适当压力。
特别是顶棚水泥大梁上的粘接件要用木棒等物顶紧。
（4）固化室温固化48h以上。
用此法粘接安装的电灯线路经年多实践，证明使用正常。
磁性材料胶
用于磁记录介质的粘合剂树脂及其性能评价见表。
这些树脂单独
使用的情况不多，一般都是混合使用，具有较好的综合性能。
通常树脂成分由三个部分组成：
（1）含羟基的成分，如环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂、氯醋树脂、硝基纤维素等；
（2）与上述树脂起氨酯化
反应的多异氰酸酯成分，如缩二脲型、三聚体型多异氰酸酯、多元醇异氰酸酯加成物；（3）用于改性的弹性体成分，如热塑性聚氨酯、丁腈橡胶。
表磁带粘合剂所用树脂的选择
应用
共混例
品种
乙烯基共聚物类
A氯乙烯—醋酸乙烯
B氯乙烯—醋酸乙烯一乙烯醇
△
△
O
△
△探
△
O探
△探
A
AV
IJM
C氯乙烯—偏
O
A
GUKLMN
氯乙烯
△
△
△
IJM
D氯乙烯-丙烯
△
△
AD
IJM
腈
O
EJLN
E氯乙烯醇缩
△
△
AV
EJLN
丁醛
O
F氯乙烯醇缩
O
探
AV
甲醛
纤维素类
探
O
G硝基纤维素
O
VD
BEIJMN
H纤维素乙酰
探
△
EFIJN
丁酸酯
O
VD
缩醛类
I饱和树脂
O
△
O
ABCDJMN
J聚氨酯树脂
△
O
AVD
ABCDEFGKLN
K聚酰胺树脂
O
△
O
EJLN
L环氧树脂
O
AVD
BERLKN
△
O
△
△
O
VD
△
△
△
△
△
VD
合成橡胶类
M丁腈橡胶
O
△
O
O
A
ABCDGI
交联剂
N异氰酸酯化
合物
------
AVD
BEGHIJKL
注：
A音频；V音像；D数字；O优良；△中；※差。
磁带粘合剂要求具有以下特点：
（1）磁性涂层对基膜能良好地粘接；
（2）磁粉在粘合剂中年良好地分散；（3）涂层耐磨性好；（4）具有适中的柔软性；（5）摩擦系数低；（6）抗电性低；（7）耐药品性良好；（8）涂膜固化后无粘性；（9）涂层使用温度范围广；（10）能长期保存无老化。
聚氨酯树脂对许多基材粘接性良好，耐磨性、耐久性优异，是磁性涂料中的主要树脂。
大多数磁性涂料中含PU树脂，如今磁性涂料的发展趋势是配方简单化，某些场合粘合剂树脂仅包括乙烯基树脂及热塑性聚氨酯“TPU”据报道，最近在某录像带磁性涂料配方中仅
用TPU。
磁记录介质所用的PU树脂一般由聚己二酸丁二醇酯、聚己二酸己二醇酯、聚己内酯或苯二甲酸聚酯多元醇与MDI、TDI、HDI、IPDI等多异氰酸酯反应所合成的分子量为1-10万的TPU树脂，粘合剂有单组分和双组分型。
用于磁带粘合剂的TPU通常具有以下性能：
（1）在溶剂中非常好的溶解性能；
（2）能良好地分散磁粉，对磁粉和基膜良好的粘接性；
（3）在接触层（表面层）无粘性；
（4）具有特别的物化性能如相对高的硬度、耐磨性、弹性解性和光泽，非常好的分子量A／-／d4。
分布。
配方举例
PU在磁性涂层作粘合剂使用，可以说有两个方面。
一是聚氨酯树脂（一般是TPU，或聚酯等低聚物多元醇与二异氰酸酯的混合物）单独或与其他树脂并用，溶于溶剂作为磁带粘合剂主成分。
由于PU粘合剂与多种树脂共混性良好，磁粉在树脂溶液中能良好地分散，与各种基材粘接性优良，且制得的磁性涂层耐磨性、耐久性优良，特别是柔韧性优，故绝大多数磁性涂层配方中含PU。
二是大多数磁性涂料配方采用多异氰酸酯作为粘合剂的交联组分，即组成双组分型磁性涂料。
双组分磁性涂层使用时有适用期限制，但制得的磁记录材料耐热性、耐久性比不用交联剂的单组分优。
下面介绍几则磁性涂层配方。
1．由TPU弹性体作为粘合剂的树脂主成分大多数用于磁性涂层的PU粘合剂为热塑性聚氨酯，这使TPU具有优良的机械强度、弹性模量。
用于磁性涂层粘合剂的TPU树脂与
用作鞋用胶等的TyU树脂不完全通用，一般需要特别制备。
用含侧甲基的聚酯制得的TyU具有较好的性能
TDK公司的一则专利配方如下：
量分数
质
质量分数
Co-r-Fe2O3
400
润滑剂
5
聚氨酯树脂
55
炭黑
5
环氧树脂
30
甲乙酮
500
硝基纤维素
15
甲基异丁
酮
250
分散剂
6
环己酮
25
普通结晶性聚酯型肝真U对磁粉分散力的不足可通过在分子链
中引入一SQ3M、一CO2M等离子基团而得到改善。
一个此类磁性涂
料配方如下：
r-Fe2O3
100
多异氰酸酯
CoronateL
3
聚氨酯树
脂
25
溶剂
若干
*PU树脂配方为：
以HOCH2CH2C（SO3Na）（CH3）
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