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反應性聚氨酯熱熔膠

日期◕·:2022-03-01 來源◕·:上海威固化工製品有限公司 瀏覽次數◕·:

1₪✘·◕、概述

普通熱塑性聚氨酯熱熔膠固化後膠層不耐高溫₪✘,且可溶解₪✘,因而其應用受到限制☁↟₪。為克服普通熱熔膠的缺點₪✘,開發了反應性聚氨酯熱熔膠(也稱溼固化熱熔膠)☁↟₪。

反應性聚氨酯熱熔膠一般是以NCO端基預聚體作基料₪✘,配以與異氰酸酯基不反應的熱塑性樹脂和增黏樹脂以及抗氧劑₪✘·◕、催化劑₪✘·◕、填料等新增劑配製而成☁↟₪。粘接時₪✘,膠黏劑加熱熔融成流體而塗覆施膠₪✘,兩種被粘體貼合後膠層冷卻凝聚馬上獲得初始粘接力;而後膠層中的活潑NCO基團再與空氣中的溼氣₪✘·◕、被粘物表面附著的水分以及活潑氫基團反應₪✘,產生化學交聯固化₪✘,使粘接力₪✘·◕、耐熱性等顯著提高☁↟₪。它既有熱熔膠黏劑無溶劑₪✘·◕、初黏性高₪✘·◕、固化迅速等特性₪✘,又有反應性膠黏劑的耐水₪✘·◕、耐溫₪✘·◕、耐蠕變₪✘·◕、耐溼和耐介質等效能☁↟₪。

由於溼固化反應性熱熔膠的優異效能₪✘,在原來採用熱熔膠或反應性膠黏劑進行粘接的場合₪✘,有可能轉而採用溼固化反應性熱熔膠完成粘接作業☁↟₪。只是由於它在製造₪✘·◕、貯存和施膠時必須嚴格隔離溼氣之故₪✘,使其推廣受到一定限制₪✘,遲遲未能大量商品化☁↟₪。近年來₪✘,由於技術和裝置的突破性進展逐漸克服了這些問題₪✘,已部分代替了普通熱熔膠☁↟₪。今後其應用將會更加廣泛☁↟₪。

2₪✘·◕、反應性聚氨酯熱熔膠組成及效能

反應性聚氨酯熱熔膠主要由結晶性端NCO聚氨酯預聚體₪✘·◕、熱塑性樹脂₪✘·◕、增黏樹脂₪✘·◕、催化劑₪✘·◕、填料及新增劑等組成☁↟₪。

結晶性聚氨酯預聚體是溼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效能和使用範圍☁↟₪。聚氨酯預聚體中的軟段基本採用結晶性的聚醚二醇(PTMEG)或聚酯二醇(PBA/PHA等)₪✘,其結晶性對熱熔膠最終的使用效能產生很大影響☁↟₪。

純的聚氨酯熱熔膠物化效能比較單一₪✘,成本高₪✘,且不能滿足更廣泛的應用☁↟₪。為了縮短溼固化聚氨酯熱熔膠的固化時間₪✘,改善其固化效能₪✘,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₪✘·◕、結晶性或無定形聚丙烯酸酯₪✘·◕、聚酯樹脂等☁↟₪。在聚氨酯預聚體中加入一定量的EVA₪✘,可以促使溼固化聚氨酯熱熔膠快速固化定位₪✘,起到隔離溼氣₪✘·◕、保護NCO基₪✘·◕、延長貯存穩定性的作用☁↟₪。但EVA中的乙烯基含量不能太高₪✘,否則影響與聚氨酯預聚體的相容性☁↟₪。用於聚氨酯熱熔膠的增黏樹脂見7.4.2小節☁↟₪。 為加快溼固化聚氨酯熱熔膠快速固化₪✘,須加入很少量的催化劑☁↟₪。金屬有機物的加入對膠的貯存穩定影響很大☁↟₪。例如一種含有醚基和嗎啉基團的催化劑用量在0.1%~0.15%之間₪✘,就能有效地保證施膠後快速固化₪✘,同時又不影響膠的貯存穩定性☁↟₪。又如N₪✘,N-二甲基乙醇胺作為催化劑會先與聚氨酯預聚體中部分的NCO基反應₪✘,這樣就能避免在熔融施膠的時候因催化劑的揮發而影響固化速率₪✘,用量介於0.005%~0.1%₪✘,對熱熔膠的貯存穩定影響不大☁↟₪。

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係數₪✘,甚至會提高力學效能☁↟₪。常用的填料有碳酸鈣₪✘·◕、滑石粉₪✘·◕、炭黑₪✘·◕、鈦白粉及雲母等☁↟₪。另外根據實際需要還可以選擇性地加入與主組分相容的新增劑₪✘,如穩定劑₪✘·◕、除泡劑₪✘·◕、觸變劑₪✘·◕、紫外吸收劑₪✘·◕、粘接促進劑₪✘·◕、阻燃劑₪✘·◕、顏料₪✘·◕、抗氧劑及結晶成核劑等☁↟₪。

3₪✘·◕、含其他反應基團的聚氨酯熱熔膠

除了端NCO基聚氨酯預聚體為基礎的反應性聚氨酯熱熔膠₪✘,還有一些含其他反應性基團的預聚體制成的反應性聚氨酯熱熔膠☁↟₪。有的處於研究階段₪✘,有的已經商業化應用☁↟₪。

前面介紹的端烷氧矽基聚氨酯預聚體是一種溼固化矽烷化聚氨酯預聚體₪✘,它可以用於製造反應性熱熔膠₪✘,除了不產生氣泡外₪✘,還可降低極性聚氨酯膠黏劑的表面能₪✘,實現對低極性材料的浸潤粘接☁↟₪。

2-巰基乙醇等含SH基團的化合物與端NCO基聚氨酯預聚物反應得到端SH的聚氨酯熱熔膠₪✘,施膠後巰基再氧化生成雙硫鍵而固化交聯₪✘,其對環境溼氣無苛刻要求₪✘,從而避免了CO2的產生₪✘,貯存穩定性也有所提高☁↟₪。

有一種反應性熱熔膠₪✘,其成分包括◕·:一半以上NCO基團被封閉的端NCO聚氨酯預聚體₪✘,熱塑性聚氨酯樹脂₪✘·◕、無羥基的聚酯樹脂₪✘,還添加了聚合物多元胺或聚合物多元醇或羥基化環氧樹脂等☁↟₪。這種熱熔膠固化後有高的熱穩定性₪✘,優異的耐低溫性₪✘·◕、耐溼氣和貯存穩定性☁↟₪。

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