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[经验分享] 聚氨酯胶粘剂的粘接机理 [帖子3219797]

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发表于 2021-5-18 15:53:53 | 显示全部楼层 |阅读模式

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聚氨酯胶粘剂是目前正在迅猛发展的聚氨酯树脂中的一个重要组成部分,具有优异的性能,在许多方面都得到了广泛的应用,是八大合成胶粘剂中的重要品种之一,适用于各种结构性粘合领域。
大家可能会好奇,聚氨酯胶粘剂的粘结力度这么强,粘结材料的种类又是这么广泛,那么它究竟是如何将各种材料粘结在一起的呢?下面就聚氨酯胶粘剂粘结材料种类的不同将聚氨酯胶粘剂的粘结机理概括为了以下几类:
一、金属、玻璃、陶瓷等的粘接     
金属、玻璃等物质表面张力很高,属于高能表面,在聚氨酯胶粘剂固化物中含有内聚能较高的氨酯键和脲键,在一定条件下能在粘接面上聚集,形成高表面张力胶粘层。一般来说,胶粘剂中异氰酸酯或其衍生物百分含量越高,胶粘层的表面张力越大,胶越坚韧,能与金属等基材很好地匹配,粘接强度一般较高。        
1、含-NCO基团的胶粘剂对金属的粘接机理如下:
金属表面一般存在着吸附水(即使经过打磨处理的金属表面也存在微量的吸附水或金属氧化物水合物),-NCO与水反应生成的脲键与金属氧化物之间由于氢键而螯合形成酰脲—金属氧化物络合物,-NCO基团还能与金属水合物形成共价键等。
2、在无-NCO场合,金属表面水合物及金属原子与氨酯键及脲键之间产生范德华力和氢键,并且以TDI、MDI为基础的聚氨酯胶粘剂含苯环,具有冗电子体系,能与金属形成配价键。金属表面成分较为复杂,与聚氨酯胶之间形成的各种化学键或次价键(如氢键)的类型也很复杂。         
3、玻璃石板陶瓷等无机材料一般由SO2、CaO和Na2O等成分构成,表面也含吸附水羟基,粘接机理大致与金属相同。
二、塑料橡胶的粘接        
橡胶的粘接一般选用多异氰酸酯胶粘剂或橡胶类胶粘剂改性的多异氰酸酯胶粘剂,胶粘剂中所含的有机溶剂能使橡胶表面溶胀,多异氰酸酯胶粘剂的分子量较小,可渗入橡胶表层内部,与橡胶中存在的活性氢发生反应,形成共价键。此外,多异氰酸酯还会与潮气反应生成脲基或缩二脲,并且在加热固化时异氰酸酯会发生自聚,形成交联结构,与橡胶分子交联网络形成聚合物交联互穿网络(IPI),因而胶粘层具有良好的物理性能。使用普通的聚氨酯胶粘剂粘接橡胶时,由于各材料基团之间的化学及物理作用,也能产生良好的粘接。        
PVC、PET、FRP等塑料表面的极性基团能与胶粘剂中的氨酯键、酯键、醚键等基团形成氢键,形成有一定粘接强度的接头。有人认为玻纤增强塑料(FRP)中含-OH基团,其中表面的-OH与聚氨酯胶粘剂中的-NCO反应形成化学粘接力。      
非极性塑料如PE、PP等,其表面极性很低,若使用极性的聚氨酯胶粘剂粘接,则可能会遇到困难,这一问题可通过多种方法对聚烯烃塑料进行表面处理加以解决。常用的处理办法有两种:一种办法是用电晕处理,使其表面发生氧化,从而增加极性;另一种办法是在被粘的塑料表面上采用多异氰酸酯胶粘剂等作为增粘涂层剂(底涂剂底胶)。如熔融凹挤出薄膜,在PET等塑料薄膜上进行挤出复合时,由于表面存在低聚合度的弱界面层,致使粘接强度不理想,使用底胶时,多异氰酸酯在热的聚乙烯表面上扩散,从而使弱界面层发生强化,使得复合薄膜具备非常好的剥离强度。
三、织物木材等的粘接        
织物木材等基材由纤维组成,而纤维具有一定的吸湿率,并且常含有醚键、酯键、酰胺键等极性键,以及羧基、羟基等。水和羟基容易与聚氨酯胶粘剂中的-NCO基团反应,形成牢固的氨酯键和脲键等化学键;而纤维中的极性基团与胶中的极性基团之间形成氢键,并且胶粘剂分子还容易渗入纤维之间。聚氨酯对于这类材料一般能形成牢固的粘接。





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