反應(yīng)性聚氨酯熱熔膠

1、概述

普通熱塑性聚氨酯熱熔膠固化后膠層不耐高溫，且可溶解，因而其應(yīng)用受到限制。為克服普通熱熔膠的缺點(diǎn)，開發(fā)了反應(yīng)性聚氨酯熱熔膠（也稱濕固化熱熔膠）。

反應(yīng)性聚氨酯熱熔膠一般是以NCO端基預(yù)聚體作基料，配以與異氰酸酯基不反應(yīng)的熱塑性樹脂和增黏樹脂以及抗氧劑、催化劑、填料等添加劑配制而成。粘接時(shí)，膠黏劑加熱熔融成流體而涂覆施膠，兩種被粘體貼合后膠層冷卻凝聚馬上獲得初始粘接力；而后膠層中的活潑NCO基團(tuán)再與空氣中的濕氣、被粘物表面附著的水分以及活潑氫基團(tuán)反應(yīng)，產(chǎn)生化學(xué)交聯(lián)固化，使粘接力、耐熱性等顯著提高。它既有熱熔膠黏劑無(wú)溶劑、初黏性高、固化迅速等特性，又有反應(yīng)性膠黏劑的耐水、耐溫、耐蠕變、耐濕和耐介質(zhì)等性能。

由于濕固化反應(yīng)性熱熔膠的優(yōu)異性能，在原來(lái)采用熱熔膠或反應(yīng)性膠黏劑進(jìn)行粘接的場(chǎng)合，有可能轉(zhuǎn)而采用濕固化反應(yīng)性熱熔膠完成粘接作業(yè)。只是由于它在制造、貯存和施膠時(shí)必須嚴(yán)格隔離濕氣之故，使其推廣受到一定限制，遲遲未能大量商品化。近年來(lái)，由于技術(shù)和設(shè)備的突破性進(jìn)展逐漸克服了這些問(wèn)題，已部分代替了普通熱熔膠。今后其應(yīng)用將會(huì)更加廣泛。

2、反應(yīng)性聚氨酯熱熔膠組成及性能

反應(yīng)性聚氨酯熱熔膠主要由結(jié)晶性端NCO聚氨酯預(yù)聚體、熱塑性樹脂、增黏樹脂、催化劑、填料及添加劑等組成。

結(jié)晶性聚氨酯預(yù)聚體是濕固化聚氨酯熱熔膠的重要成分，其特性決定著熱熔膠最終的使用性能和使用范圍。聚氨酯預(yù)聚體中的軟段基本采用結(jié)晶性的聚醚二醇（PTMEG）或聚酯二醇（PBA/PHA等），其結(jié)晶性對(duì)熱熔膠最終的使用性能產(chǎn)生很大影響。

純的聚氨酯熱熔膠物化性能比較單一，成本高，且不能滿足更廣泛的應(yīng)用。為了縮短濕固化聚氨酯熱熔膠的固化時(shí)間，改善其固化性能，一般需加入熱塑性樹脂，如乙烯-乙酸乙烯共聚物（EVA）、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物（SBS）、聚苯乙烯（PS）低聚物、熱塑性聚氨酯、結(jié)晶性或無(wú)定形聚丙烯酸酯、聚酯樹脂等。在聚氨酯預(yù)聚體中加入一定量的EVA，可以促使?jié)窆袒郯滨崛勰z快速固化定位，起到隔離濕氣、保護(hù)NCO基、延長(zhǎng)貯存穩(wěn)定性的作用。但EVA中的乙烯基含量不能太高，否則影響與聚氨酯預(yù)聚體的相容性。用于聚氨酯熱熔膠的增黏樹脂見7.4.2小節(jié)。 為加快濕固化聚氨酯熱熔膠快速固化，須加入很少量的催化劑。金屬有機(jī)物的加入對(duì)膠的貯存穩(wěn)定影響很大。例如一種含有醚基和嗎啉基團(tuán)的催化劑用量在0.1%～0.15%之間，就能有效地保證施膠后快速固化，同時(shí)又不影響膠的貯存穩(wěn)定性。又如N，N-二甲基乙醇胺作為催化劑會(huì)先與聚氨酯預(yù)聚體中部分的NCO基反應(yīng)，這樣就能避免在熔融施膠的時(shí)候因催化劑的揮發(fā)而影響固化速率，用量介于0.005%～0.1%，對(duì)熱熔膠的貯存穩(wěn)定影響不大。

填料的加入不僅能降低成本，也能減小固化收縮率和熱膨脹系數(shù)，甚至?xí)岣吡W(xué)性能。常用的填料有碳酸鈣、滑石粉、炭黑、鈦白粉及云母等。另外根據(jù)實(shí)際需要還可以選擇性地加入與主組分相容的添加劑，如穩(wěn)定劑、除泡劑、觸變劑、紫外吸收劑、粘接促進(jìn)劑、阻燃劑、顏料、抗氧劑及結(jié)晶成核劑等。

3、含其他反應(yīng)基團(tuán)的聚氨酯熱熔膠

除了端NCO基聚氨酯預(yù)聚體為基礎(chǔ)的反應(yīng)性聚氨酯熱熔膠，還有一些含其他反應(yīng)性基團(tuán)的預(yù)聚體制成的反應(yīng)性聚氨酯熱熔膠。有的處于研究階段，有的已經(jīng)商業(yè)化應(yīng)用。

前面介紹的端烷氧硅基聚氨酯預(yù)聚體是一種濕固化硅烷化聚氨酯預(yù)聚體，它可以用于制造反應(yīng)性熱熔膠，除了不產(chǎn)生氣泡外，還可降低極性聚氨酯膠黏劑的表面能，實(shí)現(xiàn)對(duì)低極性材料的浸潤(rùn)粘接。

用2-巰基乙醇等含SH基團(tuán)的化合物與端NCO基聚氨酯預(yù)聚物反應(yīng)得到端SH的聚氨酯熱熔膠，施膠后巰基再氧化生成雙硫鍵而固化交聯(lián)，其對(duì)環(huán)境濕氣無(wú)苛刻要求，從而避免了CO2的產(chǎn)生，貯存穩(wěn)定性也有所提高。

有一種反應(yīng)性熱熔膠，其成分包括：一半以上NCO基團(tuán)被封閉的端NCO聚氨酯預(yù)聚體，熱塑性聚氨酯樹脂、無(wú)羥基的聚酯樹脂，還添加了聚合物多元胺或聚合物多元醇或羥基化環(huán)氧樹脂等。這種熱熔膠固化后有高的熱穩(wěn)定性，優(yōu)異的耐低溫性、耐濕氣和貯存穩(wěn)定性。