双组分聚氨酯胶粘剂概述

双组分聚氨酯胶粘剂概述

双组分聚氨酯胶粘剂是聚氨酯胶粘剂中最重要的一个大类，用途广，用量大。通常由甲、乙两个组分组成，两个组

分是分开包装的，使用前按一定比例配制即可。甲组分(主剂)为羟基组分，乙组分(固化剂)为含游离异氰酸酯基团的组

分。也有的主剂为端基NCO的聚氨酯预聚体，固化剂为低分子量多元醇或多元胺，甲组分和乙组分按一定比例混合生成

聚氨酯树脂。

双组分聚氨酯胶粘剂具有以下特点。

(1)属反应性的胶粘剂在两个组分混合后，发生交联反应，产生固化产物。

(2)制备时，可以调节两组分的原料组成和分子量，使之在室温下有合适的粘度，可制成高固含量或无溶剂双组分

胶粘剂。

(3)通常可室温固化，通过选择制备胶粘剂的原料或加入催化剂可凋节固化速度。一般，双组分聚氨酯胶粘剂有较

大的初粘合力，叫加热固化，其最终粘合强度比单组分胶粘剂大，可以满足结构胶粘剂的要求。

(4)两个组分的用量可在一定范围内调节，一般存在着一定容忍度。两组分的NCO／OH摩尔比在一般情况下大于或

等于l，当固化时，一部分NCO基团参与胶的固化反应，产生化学粘合力，多余的NC0基团在加热固化时，还可产生脲

基甲酸酯、缩二脲等，增加交联度，提高了胶层的内聚强度和耐热性。对于无溶剂双组分聚氨酯胶粘剂来说，因各组分

起始分子量不大，一般来说NCO／OH摩尔比等于或稍大于l，有利于固化完全，特别在粘合密封件时，注意NCO组分不

能过量太多。而对于溶剂型双组分胶粘剂来说，其主剂分子量较大，初粘性能较好，两组分的用量可在较大范围内调节，

NCO／OH摩尔比可小于1或大于1的数倍。当NCO组分(固化剂)过量较多的场合，多异氰酸酯自聚形成坚韧的胶粘层，

适合于硬材料的粘接；在NCO组分用量少的场合，则胶层柔软，可用于皮革、织物等软材料的粘接。

双组分聚氨酯胶粘剂自问世以来，由于具有性能可调节性、粘合强度大、粘接范围广等优点，已成为聚氨酯胶粘剂

中品种最多、产量最大的产品。

通用型双组分聚氨酯胶粘剂

通用型聚氨酯胶粘剂是以聚己二酸乙二醇酯为原料、以溶剂聚氨酯树脂为主成分(甲组分)，以三羟甲基丙烷—T1)I

加成物为固化剂(乙组分)的双组分聚氨酯胶粘剂。通用型双组分聚氨酯胶粘剂亦称101-聚氨酯胶粘剂，是上海新光化工

厂最早投入工业化生产、至今仍是国内生产量最大的聚氨酯胶粘剂，国内用户达千家以上，主要用于绝缘材料、包装材

料、复合膜、多孔材料、深冷保护材料等的粘接。

1.产品规格

通用型双组分聚氨酯胶粘剂要制订国家标准，目前正在起草行业标准，其主要技术指标见表。

表通用型双组分聚氨酯胶粘剂产品的规格

乙组分（固化剂） 无色或浅黄色透明液 12±1 60±2 -- 8.0 项目\\组分 外观 NCO含量，％ 含固体量，％ 粘度，25℃ 甲组分（主剂） 浅黄色或茶色粘稠液 -- 30±2,50±2 30-90 剪切强度，MPa 8.0

2.胶粘剂的贮存

通用型双组分聚氨酯胶粘剂组分中含有机溶剂(丙酮、醋酸乙酯等)，按易燃品规定贮运。乙组分中含活泼的异氰酸酯基团，要避免与水等活性基团物质接触。甲组分在冷天会产生结晶或形成絮状沉淀，属正常物理变化，只须在温水中或采用适当的加热装置(避免明火)温热即可熔化使用。甲、乙组分贮存时间分别为一年和半年。产品包装有听装和玻璃瓶装两种。 3.使用方法

双组分聚氨酯胶粘剂使用方法的好坏直接影响材料的粘合性能，在粘合前需注意甲乙组分是否过期变质。尤其是乙组分，因容易发生缩聚反应而变质，宜在低温密闭条件下 保存。聚氨酯胶粘剂的施用一般分为表面处理、胶的配制与涂布、固定与固化以及整饰等步骤，各步骤都要严格遵守操作规程，否则会影响粘接的质量。 1．使用方法

(1)表面处理 被粘合材料的表面在涂布胶粘剂前必须经去污、除锈、脱脂等处理，一般用喷砂、砂轮、砂纸等方法除锈，用甲苯、丙酮、乙醇等溶剂脱脂去油渍。处理后要求表面干燥、平整。

铝-铝合金表面的处理可用零号砂布打毛和丙酮脱脂，放人65-70℃重铬酸钠溶液中浸渍30min，用水冲淋，在70℃以下烘干备用。重铬酸钠溶液可用下列配方制备：重铬酸钠：水：浓硫酸=7.5：65.2：27.3或30：176：50(质量份数)。低碳钢的表面用1号砂布打毛，再用三氯乙

烯脱脂后即可进行粘接。聚氯乙烯板与泡沫用三氯乙烯脱脂,层压板和玻璃钢用零号砂布打毛。木材、纸张、皮带不平整、不清洁时均须进行表面处理。表面处理方法对铝-铝材料粘合强度(剪切强度)的影响见表。

剪切强度，MPa 处理方法\\剪切强度 试样1 试样2 试样3 平均 丙酮脱脂 零号砂布打毛 阳极化 化学法 5.32 5.42 5.46 5.40 8.65 9.19 9.67 9.17 9.31 10.91 10.86 10.37 10.96 12.27 13.96 12.40 *铁锚-101胶，甲组分：乙组分＝100：50(质量份数)。

(2)胶液配制 胶粘剂的配制视被粘材料的要求而定，甲、乙组分有不同的配比，而且该胶粘剂还可以与它种胶粘剂混用。通用型双组分聚氨酯胶粘剂 甲、乙组分的配比见表。 表粘接各种材料用胶的配比

被粘合材料 甲组分（质量分数） 乙组分（质量分数） 10-15 15-30 20-50 纸张、皮革、木材 100 一般材料 金属材料

100 100 若要加速固化时间，并使起始粘合力提高，在组分中可加入0.1％-0.3％的三乙醇胺或二乙胺基乙醇。

胶粘剂按甲、乙组分比例配制后即可使用。配好的胶粘剂在密闭条件下可贮存半天到一天时间(25℃)，若按甲：乙=100：50配制，贮存期就缩短至3-4h箱温度越高，贮存期越短；乙组分越多，固化速度越快；胶合层硬度越高，耐热性能也就越好。胶粘剂甲、乙组分配比对粘合强度的影响见表。

表甲、乙组分配比对粘合强度的影响*

甲组分:乙组分（质量分数） 100:5 100:10 100:30 100:50 100:70 100:100 剪切强度，MPa *被粘材料为铝-铝合金。

胶粘剂中加入一定量的填料可增加胶粘层的硬度以及耐热性，另外还可降低胶粘剂的成本。加入填料量一般为10％-20％(质量份数)，要求填料粒度要细，能均匀分散在胶粘剂内。并要求填料要干燥而且易被胶粘剂润湿。填料添加量对铝—铝粘合强度的影响见表。 表填料添加量对铝-铝粘合强度的影响

填料(质量份数) 甲组分(质量份数) 乙组分(质量份数) 铝-铝剪切强度，MPa 6.2 7.4 11.7 12.3 12.4 13.7 -- 硅藻土5 高岭土5 高岭土10 高岭土20

100 100 100 100 100 10 10 10 10 50 7.4 7.8 8.8 12.2 13.1 石英粉、铝粉、铁粉、石棉粉以及滑石粉等都可作为通用型聚氨酯胶粘剂的填料。 (3)涂布与固化 使用配好的胶液进行涂布时，可用油画笔将胶液涂在已处理的材料表面，第一次涂胶后放置5-10min，再涂第二次，放置10-20min。然后，将被粘合的材料表面贴合在一起，甲0.03-0.05MPa的压力使其固化，加压时间为数分钟至10h箱粘接件于室温放置一昼夜即能达到较大的粘合强度，要达最高强度需3-5天。加温固化可缩短固化时间，如100℃时2h、130℃时1h，其胶层可达到基本固化。粘接件在未固化前有一定的粘合力，但此时切勿使用于湿热处。 被粘材料的面积较大时可采用油漆用刷或用喷涂法进行施胶。固化温度对粘合强度的影响见表，各种被粘材料的粘合条件见表。 表固化温度对粘合强度的影响

甲组分:乙组分（质量100℃固化2h时的剪切室温固化1天时的剪切分数） 100:10 100:50

表各种被粘材料的粘合条件

被粘材料 固定压力，MPa 温度，℃ 100 70 70 70 70 时间，h 2 12 12 12 12 强度，MPa 7.3 12.2 强度，MPa 6.5 11.1 铝合金-铝合金 0.05 钢－钢 铁－铁 木材－木材 其他

4.粘合性能

0.03 0.03 0.015 0.03 通用型双组分聚氨酯胶粘剂对各种材料的粘合强度见表。铝-铝合金粘接件在各种温度下具有的粘合强度见表。

表各种被粘材料的粘合强度①

被粘材料 剪切强度，MPa 被粘材料 软钢—软钢 剪切强度，MPa 5 铝合金—铝合金 7 木材—木材 9 硬PVC—硬PVC 6 玻璃钢—玻璃钢 7 层压板-层压板② 8

①甲组分：乙组分：100：100(质量份数)。 ②酚醛层压板。

表铝合金粘接件在各种温度下的粘合强度

各种温度下的剪切强度，MPa 甲组分：乙组分(质量份数) -73℃ 29℃ 50℃ 70℃ 100℃ 100:10 100:50

将硬聚氯乙烯以通用型双组分聚氨酯胶粘剂粘接后，于不同温度下分别浸入酸性与碱性溶液中各7天后取出，测其剪切强度如表所示。浸入氢氧化钠溶液中，其胶粘剂膜呈粉状，而浸入盐酸中者则发酥。

将铝—铝粘接的试样进行耐油、耐水解及耐湿热试验，其粘合性能的变化见表。从耐油试验数据看来，汽油浸泡后者粘合力最高，冷水浸泡者次之，因此，可作为耐水解胶粘剂，但不宜长期使用。然而，经过70℃热老化以后，反而使粘合强度提高了，这说明在加热条件下，聚氨酯胶粘剂固化得更好了。

表硬PVC硬PVC粘接件的耐腐蚀试验

浓度与强度\\药品名空白 称 浓度，％ 剪切强度，MPa

表铝-铝合金粘接件耐油、耐水、耐湿热老化试验

湿热老化(温度95%-100%) 48-53 96 5 0 6 16 7 5 5 5 24 12 9 8 7 H2S04 (工业) H2S04 (工业) HCl(工业) NaOH(业) 工30 5 10 6 31 1 30 4 介质 温度，℃ 时间，h 空白 汽油 16-20 96 7 火油 16-20 72 4 车油 冷水 16-20 16-20 72 96 5 5 热老化 72±2 240 9 剪切强度，MPa 7

5.改进型通用聚氨酯胶粘剂

上述通用型双组分聚氨酯胶粘剂的生产操作中，存在问题是粘度较难控制，如不能达到指标，则胶粘剂的初粘强度较差，给使用带来困难。另外，一般通用胶在冬天会产生结晶或絮状体，需加热熔化后才能使用，因此给用户带来麻烦。经过制备方法的改进以及聚酯多元醇结构的调整，

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