聚氨酯膠粘劑的粘接機(jī)理

聚氨酯膠粘劑是目前正在迅猛發(fā)展的聚氨酯樹脂中的一個重要組成部分，具有優(yōu)異的性能，在許多方面都得到了廣泛的應(yīng)用，是八大合成膠粘劑中的重要品種之一，適用于各種結(jié)構(gòu)性粘合領(lǐng)域。

大家可能會好奇，聚氨酯膠粘劑的粘結(jié)力度這么強(qiáng)，粘結(jié)材料的種類又是這么廣泛，那么它究竟是如何將各種材料粘結(jié)在一起的呢？下面就聚氨酯膠粘劑粘結(jié)材料種類的不同將聚氨酯膠粘劑的粘結(jié)機(jī)理概括為了以下幾類：

一、聚氨酯膠粘劑在金屬、玻璃、陶瓷等的粘接

金屬、玻璃等物質(zhì)表面張力很高，屬于高能表面，在聚氨酯膠粘劑固化物中含有內(nèi)聚能較高的氨酯鍵和脲鍵，在一定條件下能在粘接面上聚集，形成高表面張力膠粘層。一般來說，膠粘劑中異氰酸酯或其衍生物百分含量越高，膠粘層的表面張力越大，膠越堅(jiān)韌，能與金屬等基材很好地匹配，粘接強(qiáng)度一般較高。

1、含－NCO基團(tuán)的膠粘劑對金屬的粘接機(jī)理如下：

金屬表面一般存在著吸附水（即使經(jīng)過打磨處理的金屬表面也存在微量的吸附水或金屬氧化物水合物），－NCO與水反應(yīng)生成的脲鍵與金屬氧化物之間由于氫鍵而螯合形成酰脲—金屬氧化物絡(luò)合物，－NCO基團(tuán)還能與金屬水合物形成共價(jià)鍵等。

2、在無－NCO場合，金屬表面水合物及金屬原子與氨酯鍵及脲鍵之間產(chǎn)生范德華力和氫鍵，并且以TDI、MDI為基礎(chǔ)的聚氨酯膠粘劑含苯環(huán)，具有冗電子體系，能與金屬形成配價(jià)鍵。金屬表面成分較為復(fù)雜，與聚氨酯膠之間形成的各種化學(xué)鍵或次價(jià)鍵（如氫鍵）的類型也很復(fù)雜。

3、玻璃石板陶瓷等無機(jī)材料一般由SO2、CaO和Na2O等成分構(gòu)成，表面也含吸附水羥基，粘接機(jī)理大致與金屬相同。

二、聚氨酯膠粘劑在塑料橡膠的粘接

橡膠的粘接一般選用多異氰酸酯膠粘劑或橡膠類膠粘劑改性的多異氰酸酯膠粘劑，膠粘劑中所含的有機(jī)溶劑能使橡膠表面溶脹，多異氰酸酯膠粘劑的分子量較小，可滲入橡膠表層內(nèi)部，與橡膠中存在的活性氫發(fā)生反應(yīng)，形成共價(jià)鍵。此外，多異氰酸酯還會與潮氣反應(yīng)生成脲基或縮二脲，并且在加熱固化時異氰酸酯會發(fā)生自聚，形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，與橡膠分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)形成聚合物交聯(lián)互穿網(wǎng)絡(luò)（IPI），因而膠粘層具有良好的物理性能。使用普通的聚氨酯膠粘劑粘接橡膠時，由于各材料基團(tuán)之間的化學(xué)及物理作用，也能產(chǎn)生良好的粘接。

PVC、PET、FRP等塑料表面的極性基團(tuán)能與膠粘劑中的氨酯鍵、酯鍵、醚鍵等基團(tuán)形成氫鍵，形成有一定粘接強(qiáng)度的接頭。有人認(rèn)為玻纖增強(qiáng)塑料（FRP）中含－OH基團(tuán)，其中表面的－OH與聚氨酯膠粘劑中的－NCO反應(yīng)形成化學(xué)粘接力。

非極性塑料如PE、PP等，其表面極性很低，若使用極性的聚氨酯膠粘劑粘接，則可能會遇到困難，這一問題可通過多種方法對聚烯烴塑料進(jìn)行表面處理加以解決。常用的處理辦法有兩種：一種辦法是用電暈處理，使其表面發(fā)生氧化，從而增加極性；另一種辦法是在被粘的塑料表面上采用多異氰酸酯膠粘劑等作為增粘涂層劑（底涂劑底膠）。如熔融凹擠出薄膜，在PET等塑料薄膜上進(jìn)行擠出復(fù)合時，由于表面存在低聚合度的弱界面層，致使粘接強(qiáng)度不理想，使用底膠時，多異氰酸酯在熱的聚乙烯表面上擴(kuò)散，從而使弱界面層發(fā)生強(qiáng)化，使得復(fù)合薄膜具備非常好的剝離強(qiáng)度。

三、聚氨酯膠粘劑在織物木材等的粘接

織物木材等基材由纖維組成，而纖維具有一定的吸濕率，并且常含有醚鍵、酯鍵、酰胺鍵等極性鍵，以及羧基羥基等。水和羥基容易與聚氨酯膠粘劑中的－NCO基團(tuán)反應(yīng)，形成牢固的氨酯鍵和脲鍵等化學(xué)鍵；而纖維中的極性基團(tuán)與膠中的極性基團(tuán)之間形成氫鍵，并且膠粘劑分子還容易滲入纖維之間。聚氨酯對于這類材料一般能形成牢固的粘接。