聚氨酯熱熔膠應(yīng)用
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責(zé)任編輯：東莞市東坑固豐塑膠廠
發(fā)表時(shí)間：2018-01-05
反響型熱熔膠，單組份聚氨酯熱熔膠主要成分為聚氨酯樹(shù)脂或預(yù)聚物，再?gòu)?fù)配以各種助劑如催化劑、抗氧劑、增粘劑及填料等。加工后常溫下可為條狀、顆粒狀、粉末狀及薄膜狀等，使用時(shí)加熱至必定溫度熔融而涂覆于粘接基材中，進(jìn)而固化而起到粘接效果。 現(xiàn)在市場(chǎng)上呈現(xiàn)的聚氨酯膠粘劑主要為雙組分及單組份溶液型。它們往往要消耗很多有機(jī)熔劑及稀釋劑，生產(chǎn)成本較高，固化時(shí)由于低沸點(diǎn)有機(jī)物蒸發(fā)會(huì)構(gòu)成環(huán)境污染。而近年來(lái)開(kāi)展起來(lái)的單組份熱熔型聚氨酯膠粘劑則戰(zhàn)勝了上述缺陷，貯藏、攜帶均較便利，使用時(shí)無(wú)須計(jì)量和進(jìn)行混合的操作，且不含有機(jī)熔劑，使用時(shí)不污染環(huán)境，屬環(huán)境友好資料，因而深受人們喜愛(ài)。該膠可用于紡織、制鞋、書(shū)籍無(wú)線裝訂、食物包裝、木材加工、修建、轎車(chē)構(gòu)件粘接等。按固化機(jī)理，可分為熱塑性聚氨酯彈性體，反響性熱熔型及丙烯酸酯等3種類(lèi)型聚氨酯熱熔膠等。
1． 熱塑性聚氨酯 熱塑性聚氨酯為線型或帶少數(shù)支鏈的聚合物。一般由聚醚或聚酯、二異氰酸酯如MDI、TDI、IPDI或HDI，以及擴(kuò)鏈劑如低分子二元醇等為質(zhì)料制得，組成方法有本體法及溶液法。使用時(shí)加熱至必定溫度后熔化而涂覆于粘接基材上，再經(jīng)冷卻而固化。固化進(jìn)程不發(fā)作化學(xué)反響，主要是使用組成中氫鍵的效果發(fā)作物理交聯(lián)，使該膠具有優(yōu)秀的彈性和強(qiáng)度。受熱后失掉氫鍵效果，變成熔融粘稠液，因而使用這一可逆特性可重復(fù)加熱-冷卻固化。 D. L. 貝特曼[1]報(bào)導(dǎo)可將己二酸己二醇酯真空脫水后與HDI反響生成預(yù)聚體，再在甲苯溶液中與1,6-己二醇，新戊二醇進(jìn)行擴(kuò)鏈反響，一段時(shí)刻后分出聚氨酯固體，將溶劑除掉后，進(jìn)行枯燥、磨碎、篩分，得到熔融溫度120~126℃的聚氨酯熱熔膠粉末，粉末粒度0.3~0.5 mm。該膠可經(jīng)過(guò)紅外加熱散熱器進(jìn)行加熱，用于織物粘接，施膠量約28g/m2、剝離強(qiáng)度570~690 N/m，也可將該膠進(jìn)一步加工成薄膜狀。有報(bào)導(dǎo)可將顆粒狀聚氨酯熱熔膠參與設(shè)有T型模頭的擠出機(jī)擠出成型為膠粘劑薄膜，并經(jīng)水冷收卷為產(chǎn)品。所得薄膜寬800~820 mm，厚0.3~1.5 mm。 William. H等最近報(bào)導(dǎo)了一種終究形狀為塊狀或片狀的熱塑性聚氨酯熱熔膠[3]，主要由MDI，高分子聚醚或聚酯、低分子擴(kuò)鏈劑、增塑劑、熱塑性樹(shù)脂、催化劑和石油磺酸鹽或礦藏油類(lèi)膠溶劑。膠溶劑為該膠中的特征組分，可有用降低產(chǎn)品粘度，然后進(jìn)步流動(dòng)性，但對(duì)其他粘接功能特別是拉伸強(qiáng)度和耐高、低溫功能無(wú)不良影響，可廣泛用于食物罐頭、飲料盒等的標(biāo)簽快速主動(dòng)裝貼，并能接受食物衛(wèi)生所規(guī)定的嚴(yán)厲的高低溫滅菌消毒處理。
2． 反響性熱熔膠 熱塑性聚氨酯雖可重復(fù)使用，但往往粘接強(qiáng)度不高，耐高低溫功能、耐溶劑性、耐水性相對(duì)較差。因而，近年來(lái)為戰(zhàn)勝這些缺陷，開(kāi)展了反響性熱熔型單組分聚氨酯膠，包含以下幾個(gè)類(lèi)型。 2.1．濕固化型聚氨酯熱熔膠 這類(lèi)膠是端異氰酸酯基預(yù)聚體，用于粘接時(shí)可與空氣中所含水分及基材外表的吸附水發(fā)作化學(xué)反響構(gòu)成脲鍵而固化。 ~NCO + H2O→~NH2 + CO2↑ ~NH2 + NCO→~NHCONH~（固化了的聚氨酯） 該膠固化時(shí)要求空氣濕度在40%以上，固化時(shí)刻短的需半h至數(shù)h，長(zhǎng)的需數(shù)天。進(jìn)步固化濕度，有利于水分參與固化反響，縮短固化時(shí)刻。當(dāng)被粘接資料的含水量過(guò)高，空氣濕度較大，膠料的NCO基團(tuán)含量較高，固化溫度較高時(shí)，膠粘劑固化較快，這種情況下易發(fā)作較多的CO2氣體。CO2逸出時(shí)使膠接層構(gòu)成無(wú)規(guī)則的孔穴，導(dǎo)致膠接層粘接強(qiáng)度下降。為戰(zhàn)勝此缺陷，一般應(yīng)參與適量炭黑，硅膠等氣體吸附劑以及氧化鈣、氫氧化鈣等化學(xué)吸收劑。此外，必要時(shí)還可在膠中配入偶聯(lián)劑、增塑劑、增粘劑、紫外吸收劑、抗氧劑、抗流掛劑及填料等。以聚酯、二異氰酸酯，含4~14個(gè)硫原子的脂肪族分子量調(diào)節(jié)劑、催化劑、阻聚劑等，制得了剝離強(qiáng)度為100 N/cm，軟化點(diǎn)40~70℃，硬化時(shí)刻2~20 min的鞋用單組分濕固化聚氨酯熱熔膠。 Shang Lee等報(bào)導(dǎo)了適用于限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[5]，然后可充沛使用木材廢料、邊角料，節(jié)省木材。Marietta等則報(bào)導(dǎo)了一種高水汽透過(guò)率的濕固化單組分聚氨酯熱熔膠[6]。它構(gòu)成的膜只允許空氣和水汽透過(guò)，不允許外表活性物質(zhì)、污物、有機(jī)物及液態(tài)水經(jīng)過(guò)。在膜厚大于0.5 mils（即0.0005英寸）情況下，水汽透過(guò)率＞500 g/m2/天，可用于制雨衣、雨具、防水服、防水布等。另外Gilch等報(bào)導(dǎo)了一種發(fā)泡型濕固化熱熔聚氨酯膠[7]，主要成分為端異氰酸酯基預(yù)聚物、聚硅氧烷-聚醚嵌段共聚物型外表活性劑及成核劑，如二氧化鈦、氣相二氧化硅、炭黑等。將一切組分混合后在熔融狀況和8~10 atm下拌和，同時(shí)通入惰性氣體和CO2、N2、鹵代烴或稀有氣體等，再在常壓下將這些不溶性氣體開(kāi)釋?zhuān)玫矫芏葹?.3~0.8g/cm3，氣泡直徑為100~500μm的泡沫體熱熔膠，固化速度比同組分非泡沫體塊10~100倍，室溫及50%相對(duì)濕度下達(dá)1 mm/h。因泡沫巨細(xì)均一，且具有關(guān)閉的潤(rùn)滑外表，故固化后泡沫體具有較好的壓拉功能。由于泡沫的存在，使用時(shí)可防止膠料沉降到微孔里，但可進(jìn)入大的裂隙，減少了涂膠量，特別適合于多孔或外表不平坦基材的粘接。 此外，還有文獻(xiàn)[8,9]報(bào)導(dǎo)濕固化聚氨酯熱熔膠，可用于外形包裝、工作用具及書(shū)籍裝訂等方面。用于書(shū)籍裝訂工業(yè)時(shí)，因其良好的和婉性，可使書(shū)本充沛平展開(kāi)來(lái)，防止閱覽時(shí)在裝訂處構(gòu)成凹槽或書(shū)本俄然合上，比EVA裝訂更具優(yōu)越性。 2.2．端NCO基預(yù)聚體型聚氨酯熱熔膠 一類(lèi)潛固化劑是惡唑烷化合物[10,11]，由胺基醇與醛或酮脫水縮合而得。該化合物對(duì)水具有較高的靈敏性，當(dāng)與含異氰酸酯基的混合物遇水分時(shí)，惡唑烷先與水反響，開(kāi)釋出胺基醇，當(dāng)中的胺基與羥基依次與端NCO基團(tuán)進(jìn)行固化反響，固化時(shí)無(wú)CO2發(fā)作。 Brian Martin等報(bào)導(dǎo)了一系列含二惡唑烷的單組分聚氨酯熱熔膠[12]，主要成分為端NCO預(yù)聚物，擴(kuò)鏈劑對(duì)苯二酚二羥乙基醚，交聯(lián)劑聚氧化烯烴三醇及催化劑、抗氧劑、填料等。在室溫及50%相對(duì)濕度下完全固化需14天。可用于轎車(chē)用塑料、金屬及玻璃的粘接。 另一類(lèi)潛固化劑是醛/酮亞胺化合物，由醛或酮與二元胺脫水縮合而得[13]。不過(guò)醛/酮亞胺水解活性較高，發(fā)作伯胺敏捷與異氰酸酯基反響而使膠粘劑適用期縮短，影響操作性，且無(wú)水條件下醛/酮亞胺對(duì)異氰酸酯基有必定反響活性而影響其貯存安穩(wěn)性。 <*b*> 2.3．關(guān)閉型單組分聚氨酯熱熔膠 把端NCO基聚氨酯預(yù)聚體中的NCO基團(tuán)在必定條件下用關(guān)閉型關(guān)閉起來(lái)，成為關(guān)閉型預(yù)聚體。實(shí)際上就是把游離的NCO基團(tuán)維護(hù)起來(lái)，使其在常溫下沒(méi)有反響活性，是安穩(wěn)的，當(dāng)加熱到必定溫度時(shí)發(fā)作離解，活性的NCO基團(tuán)再生，可與活性氫化物如多元醇、水等發(fā)作化學(xué)反響或自聚生成固化物。 常用的關(guān)閉劑有肟類(lèi)、酚類(lèi)、醇類(lèi)、酰胺類(lèi)、亞硫酸氫鈉、吡咯烷酮等。徐海生等[14]研究了幾種關(guān)閉劑的關(guān)閉條件，關(guān)閉率及對(duì)固化條件的影響。
3． 丙烯酸酯-聚氨酯熱熔膠 使（甲基）丙烯酸羥乙/丙酯與端NCO基聚氨酯預(yù)聚體反響，制得端基為丙烯酸雙鍵的聚氨酯，再與過(guò)氧化苯甲酰等引發(fā)劑合作，可用作單組分熱熔膠，對(duì)濕氣不靈敏，加熱進(jìn)行自由基聚合而固化[15]。或者加光敏劑再用紫外光照耀引發(fā)，得到快速固化的膠粘劑[16]。這種膠粘劑結(jié)合了丙烯酸酯及聚氨酯的各種優(yōu)秀功能，具有優(yōu)秀的粘接性，耐高低濕、耐候性及耐溶劑性等。
