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聚氨酯胶黏剂的结构与性能

来源:中国胶粘剂网 　作者:* 　日期:2009-11-17
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　　嵌段共聚物

　　双组份聚氨酯胶黏剂的主剂通常是含有羟基的聚氨酯多元醇，固化剂往往是多元醇和异氰酸酯的加成物。使用时，两组分按比例混合后，主剂的-OH 与固化剂的-NCO 基进一步氨酯化反应。

　　因为固化剂一般是三元加成物，这种扩链反应生成网状高分子结构，形成牢固的粘结层。固化反应产
　　嵌段共聚物

　　双组份聚氨酯胶黏剂的主剂通常是含有羟基的聚氨酯多元醇，固化剂往往是多元醇和异氰酸酯的加成物。使用时，两组分按比例混合后，主剂的-OH 与固化剂的-NCO 基进一步氨酯化反应。


　　因为固化剂一般是三元加成物，这种扩链反应生成网状高分子结构，形成牢固的粘结层。固化反应产生软段和硬段相间的嵌段共聚物。


　　软段和硬段

　　软段是指线性聚酯、聚醚等，一般来说聚酯型比聚醚型具有更高的强度和硬度，这是因为酯基的极性大，内聚能比醚基(-C-0-C-)高好几倍，所以机械强度高。醚基较易旋转，分子柔顺性较好，有优越的低温柔软性，同时醚基的耐水性也比酯基好。


　　硬段主要指氨酯键，是由-NCO 基和-OH 基反应而生成。不同的多异氰酸酯对性能有不同的影响，具有对称结构的异氰酸酯能使分子结构规整，促进结晶，能使粘合剂具有较高的机械强度。


　　芳香族异氰酸酯比脂肪族内聚力大，也给胶黏剂提供机械强度方面的贡献。


　　嵌段共聚物结构变化和性能

　　软、硬链段相间的分子结构，可示意如下:


　　——软段——硬段——软段——硬段——软段——

　　通过调节软、硬段的品种、比例、主链结构的支化程度等都可以对胶的性能产生影响。


　　当胶黏剂分子量一定时，软段分子量大了，就意味着硬段的嵌入量少，这会使强度下降。但如果软段是聚酯、分子量越高结晶性也越高，又能使机械强度提高。如果软段是聚醚，则情况就不同了，因为聚醚的分子量越大，规整性就越差。


　　由于链段结构不同，其分子的规整也不同。分子的规整性越好则其结晶性越强，而结晶性对大分子内聚能影响很大，结晶性越大，粘合层的粘接力则越大。所以要想取得高的粘合强度就要选择高结晶性的分子结构。影响结晶性的因素很多，如侧基越小，软段分子量越大结晶性越高，可以提高粘合剂的初黏力和最终剥离力。大的侧基会影响结晶性，却可以保护酯键，提高抗热氧化，耐水解性能，所以结晶度的选择要适度。


　　主剂分子量对性能的影响

　　双组分聚氨酯胶黏剂的主剂也是软、硬段相间的嵌段共聚物，固化反应不过是进一步的扩链。


　　但固化(熟化)之前主剂的分子量将决定复合工艺的适性。分子量小的粘合剂，涂布性能好，流平性好，但初黏强度低;反之，分子量大初黏性好，但流平性差。胶黏剂助剂的分子量还会影响固化后最终达到的性能指标，所以要找到一个平衡点，既要考虑加工过程，又要顾及最终效果，适当的分子量是主剂设计的关键。


　　黏度的概念

　　流体或半流体流动难易的程度叫黏度。我们有这样的经验，稀的液体留得快;黏稠的流体在搅拌的时候阻力大。但这不过是感觉，黏和稀是相对的。这里讨论的是可定量测定的黏度。比如让液体通过一根细管道，观察液体流动的速度，通过计算求得黏度值。还可以把液体放在容器里面，插入一根螺旋桨，并且让它旋转，测量旋转时的阻力，再把阻力换算成黏度。


　　上面说的两种方法就是两种黏度测量仪的原理，前一种是黏度杯，后一种是旋转黏度仪。旋转黏度仪测量出来的粘度是绝对黏度，单位叫Ps 或mPa.s。


　　黏度杯测量的读数是时间，实际测量的是液体通过黏度杯底部小孔的流速。黏度杯的容积是固定的，流空的时间短，说明流速快，反之则流速慢。流动速度慢，说明黏度大，读出的秒数也大。黏度杯等靠重力测量的仪器测出来的黏度是运动黏度，单位cSt(厘·斯)。


　　运动黏度×比重=绝对黏度

　　因为同样黏度的两种物质，比重大的肯定流出时间短些。在油墨说明书中，一般要求白墨比彩墨低1 秒一2 秒，实际上适宜的彩墨和白墨工作黏度是差不多的，只是白墨中的钛白粉比重高达3.9，并且含量也高，达25%一30%，所以白墨比彩墨比重大。



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