反應型聚氨酯熱熔膠的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢余聲平摘要：本文主要介紹了反應型聚氨酯熱熔膠的類型、應用、研究現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢。關鍵詞：聚氨酯；反應型熱熔膠；類型；應用；發(fā)展趨勢前言聚氨酯在膠粘劑方面的應用已有幾十年的歷史。發(fā)展了多異氰酸酯膠粘劑、雙組分聚氨酯膠粘劑、熱塑性聚氨酯熱熔膠、聚氨酯壓敏膠,汽車用雙組分聚氨酯結構膠等。至1984年開始出現(xiàn)反應型聚氨酯熱熔膠[JulieBSamms.TPUsforuseinnonsolvent-basedadhesivetechnologies[J].AdhesivesAge,1998,41(7):18-21.],反應型聚氨酯熱熔膠迅速發(fā)展,并得到越來越廣泛的應用。1反應型聚氨酯熱熔膠的特點反應型聚氨酯熱熔膠的主要特點[PaulWaties.Moisture-curingreactivepolyurethanehot-meltadhesives[J].Pigment&ResinTechnology,1997,26(5):300.,JackChambers.FullyreactivePUhotmeltsofferperformanceadvantages[J].AdhesivesAge,1998,41(8):24-27.]有:1)反應型聚氨酯熱熔膠屬單組分包裝,不需組配,無計量失誤之虞,可確保施工質量;2)不含任何有機溶劑,不造成環(huán)境污染,為環(huán)境友好材料;3)快速粘接,粘接時無須膠帶或夾具固定,簡化了操作,加熱后冷凝硬化即可達到一般熱塑性熱熔膠的物理粘接強度,常溫下后續(xù)反應交聯(lián)固化,粘接強度大幅度提高;4)優(yōu)良的耐水、耐溶劑及耐低溫性能。2反應型聚氨酯熱熔膠類型2.1含端—NCO基濕固化型聚氨酯熱熔膠這類膠為端—NCO基預聚體,粘接時可與空氣中所含水分及基材表面的吸附水發(fā)生化學反應形成脲鍵而交聯(lián)固化。該膠固化時要求空氣濕度在40%以上,提高固化溫度,有利于水分參加固化反應,縮短固化時間。當被粘接基材的含水量較高,空氣濕度較大,膠料的NCO基團含量較高,固化溫度較高時,固化速度較快,這種情況下易產(chǎn)生較多的CO2氣體。CO2逸出時使膠接層形成無規(guī)則的孔穴,導致粘接強度下降。為克服此缺點,一般應加入適量炭黑、硅膠等氣體吸附劑及氧化鈣、氫氧化鈣等化學吸收劑。此外,必要時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。傅玉英等[傅玉英.鞋用單組分濕固化聚氨酯反應型熱熔膠的研制[J].中國膠粘劑,1991,1(4):7-10.]以聚酯、二異氰酸酯、含4～14個硫原子的脂肪族分子量調節(jié)劑、催化劑、阻聚劑等,制得了剝離強度為100N/cm,軟化點40～70℃,硬化時間2～20min的鞋用單組分濕固化聚氨酯熱熔膠。ShangLee等報導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[ShangLee.Moisturecurable100%solidsonecomponentpolywoodadhesives[P].USP5643983,1997-01-01.],從而可充分利用木材廢料、邊角料,節(jié)省木材。Helmeke等則報導了一種高水汽透過率的濕固化單組分聚氨酯熱熔膠[MariettaBHelmeke.Highmoisturevaportransmissionhotmeltmoisturecurepolyurethaneadhesive[P].USP5869593,1999-02-09.],它形成的膜只允許空氣和水氣透過,不允許表面活性物質、污物、有機物及水通過。在膜厚大于13μm情況下,水氣透過率>500g/m2.d,可用于制雨具、防水服、防水布等。Andcrson等報導了一種耐熱性能優(yōu)良的濕固化聚氨酯熱熔膠[GregoryJAnderson.Thermallystablehotmeltmoisture-curepolyurethaneadhesivecomposition[P].USP5939499,1999-08-17.],可用于玻璃、金屬、丙烯酸酯、聚碳酸酯、ABS、PVC、乙烯基樹脂及木材等的粘接。2.2封閉型聚氨酯熱熔膠把聚氨酯預聚體中的端—NCO基團在一定條件下用封閉劑封閉起來,就成為封閉型預聚體。實際上就是把游離的—NCO基團保護起來,使其在常溫下沒有反應活性,增加了膠的貯存穩(wěn)定性。當加熱到一定溫度時才發(fā)生離解,活性的—NCO基團再生,可與含活性氫化合物如多元醇、胺、水等發(fā)生化學反應而交聯(lián)。常用的封閉劑有肟類、酚類、醇類、亞硫酸氫鈉、吡咯烷酮等。徐海生等[徐海生.封閉型單組分聚氨酯膠粘劑及其應用初探[J].聚氨酯工業(yè),1997,12(2):11-13.]研究了不同封閉劑對異氰酸酯基團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。此外,Ashland化學公司還推出一種胺基酰亞胺[IrvingSkeist.HandbookofAdhesives[M].NewYork:VanNostrandReinhold,1990.371.],能產(chǎn)生共振作用而自我保護,使用時加熱分解出異氰酸酯和叔胺,叔胺可作為催化劑,解決了傳統(tǒng)的封閉劑造成的固化起泡問題。2.3含潛固化劑和端—NCO基預聚體型熱熔膠一類潛固化劑是惡唑烷[劉益軍.惡唑烷在聚氨酯中的應用[J].聚氨酯工業(yè),1999,14(3):1-5.,蔡建樂.聚氨酯潛固化體系[J].涂料工業(yè),2000,(9):35.],由β-醇胺與醛或酮脫水縮合而得。該化合物對水具有較高的敏感性,當也含異氰酸酯基的混合物遇水分時,惡唑烷優(yōu)先與水反應,釋放出β-醇胺,當中的胺基與羥基順次和端—NCO基進行固化反應,固化時無CO2放出。另一類潛固化劑是亞胺,由醛或酮與二元胺脫水縮合而得[蔡建樂.聚氨酯潛固化體系[J].涂料工業(yè),2000,(9):35.]。不過一些亞胺類化合物在無水條件下對—NCO基仍有一定活性而影響貯存穩(wěn)定性,故須選擇合適結構的醛酮化合物來合成潛固化劑,或加入潛固化劑的同時將異氰酸基封閉起來。Martin等報導了一系列含二惡唑烷的單組分聚氨酯熱熔膠[BrianMartin.Polyurethanehotmeltadhesives[P].USP5618904,1997-04-08.],主要成分為端—NCO預聚體,擴鏈劑對苯二酚二羥乙基醚,交聯(lián)劑聚氧化烯烴三醇及催化劑、抗氧劑、填料等。在高溫及50%相對濕度下完全固化14d,剪切強度最大可達8.5MPa,可用于汽車中塑料、金屬玻璃等的粘接。2.4丙烯酸—聚氨酯型熱熔膠以(甲基)丙烯酸羥乙/丙酯或(甲基)丙烯酰胺等[DanielRBloch.Acrylicmonomersforradiation-curedadhesivesandcoatings[J].AdhesivesAge,1994,37(4):30-34.]