前言

近年來(lái)國(guó)家對(duì)于環(huán)保的要求越來(lái)越高，環(huán)保的PUR熱熔膠逐漸代替部分溶劑型膠黏劑。由于PUR熱熔膠可通過(guò)共價(jià)鍵、氫鍵、次價(jià)鍵、粘附力和內(nèi)聚力以及過(guò)渡層等多種形式對(duì)不同基材提供較高的粘接強(qiáng)度，因此PUR熱熔膠已被廣泛使用。目前，PUR每年的用量都在高速增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)經(jīng)過(guò)近幾年的研發(fā)，技術(shù)也越來(lái)越成熟。

PUR熱熔膠是一種反應(yīng)型聚氨酯熱熔膠，它是在熔融條件下涂布，具有一定的初粘性、與基材表面的濕氣反應(yīng)后固化產(chǎn)生強(qiáng)粘接力的膠黏劑。

固化時(shí)，主要為-NCO基團(tuán)與濕氣或含活潑氫的物質(zhì)反應(yīng)生成交聯(lián)度較高的高分子聚合物。固化的過(guò)程具體可分為兩個(gè)階段：

初固化階段

PUR熱熔膠具有初粘性，能夠與基材通過(guò)膠體的如結(jié)晶、分子交聯(lián)等方式實(shí)現(xiàn)膠結(jié)。此階段大部分過(guò)程是物理過(guò)程，故又稱此階段為物理固化，此時(shí)膠體的粘接強(qiáng)度可稱之為初粘強(qiáng)度。

終期固化階段

初期固化后，隨著固化的不斷進(jìn)行，膠體中的-NCO基團(tuán)完全反應(yīng)，分子鏈交聯(lián)程度加大，同時(shí)分子鏈又進(jìn)一步發(fā)生結(jié)晶，此階段大部分過(guò)程是化學(xué)過(guò)程，故又稱此階段為化學(xué)固化，固化完成后膠體的粘接強(qiáng)度稱之為最終強(qiáng)度。PUR熱熔膠的物理固化使預(yù)聚物具有一定的初粘強(qiáng)度，而化學(xué)固化決定PUR熱熔膠的終粘強(qiáng)度。

原料組成

PUR主要由大分子多元醇、異氰酸酯、增粘樹(shù)脂和少量助劑及填料組成。

1大分子多元醇

大分子多元醇是組成PU結(jié)構(gòu)中的軟段部分，會(huì)直接影響PUR熱熔膠的柔性、耐低溫性等性能。聚酯多元醇中含有大量的酯基（-COO-），具有較強(qiáng)的極性，相對(duì)內(nèi)聚能高，制得的PUR熱熔膠粘結(jié)性能優(yōu)異、耐熱性好、耐油性好，但耐水性較差。聚醚多元醇含有大量醚鍵（-C-O-C-），不易水解，制得的PUR熱熔膠耐水解性優(yōu)異、耐低溫性好和分子鏈柔性高，但由于內(nèi)聚能較低，故粘接性能不佳。通常以聚酯/聚醚多元醇復(fù)配來(lái)使用，調(diào)節(jié)酯基與醚基、軟段與硬段的含量，進(jìn)而調(diào)整PUR熱熔膠的柔韌性以及粘接性。單獨(dú)的聚酯或者聚醚雖然性能上有一定的缺陷，但是通過(guò)結(jié)晶動(dòng)力學(xué)也能對(duì)PUR熱熔膠實(shí)現(xiàn)調(diào)控。故實(shí)驗(yàn)中往往可以選擇一些結(jié)晶性的多元醇來(lái)作為原料。

2異氰酸酯

異氰酸酯的常用類別為芳香族異氰酸酯和脂肪族異氰酸酯。而在PUR中MDI最為常用，MDI的反應(yīng)活性高且毒性相對(duì)最小，可用于快速反應(yīng)型聚氨酯膠黏劑。另外MDI分子結(jié)構(gòu)對(duì)稱，可設(shè)計(jì)成分子鏈較為規(guī)整有序的微相區(qū)結(jié)構(gòu)，因此膠層的彈性、粘接強(qiáng)度、耐磨性均十分優(yōu)異。

3增粘樹(shù)脂

增粘樹(shù)脂能夠通過(guò)接枝或者共混加入PUR熱熔膠，迅速提高粘度，提高耐熱性能及初粘性。增粘樹(shù)脂可以改變主體樹(shù)脂的粘彈性，不同類型的增粘樹(shù)脂對(duì)膠黏劑的各項(xiàng)性能影響也會(huì)有所不同。首先增粘樹(shù)脂要能很好的溶入到PUR預(yù)聚物中，不能出現(xiàn)分層或沉淀現(xiàn)象。增粘樹(shù)脂一般為小分子單體或者大分子聚合物，能夠與PUR預(yù)聚物發(fā)生聚合反應(yīng)生成高聚物。常用的增粘樹(shù)脂包括丙烯酸樹(shù)脂、EVA樹(shù)脂、TPU等。

4助劑

常用的PU催化劑包括有機(jī)錫類和叔胺類。在實(shí)際操作應(yīng)用中，將多種催化劑復(fù)配使用，能夠起到催化協(xié)同作用。對(duì)于PUR熱熔膠，往往需要一種或者多種不同的催化劑，來(lái)催化反應(yīng)的不同階段。有的催化劑對(duì)-NCO/-OH反應(yīng)有明顯的作用效果，有的催化劑對(duì)-NCO/H2O的反應(yīng)有明顯效果。催化劑的選擇以及用量對(duì)PUR熱熔膠性能也有影響。

聚氨酯在光、熱等情況下，容易出現(xiàn)熱氧降解和光降解，這些因素可以導(dǎo)致聚氨酯的強(qiáng)度降低，影響其使用壽命。為提高聚氨酯的耐熱性，防止其熱氧降解，一般需要加入抗氧劑。常用的抗氧劑主要為酚類抗氧劑，如抗氧劑264、抗氧劑1076、抗氧劑1010等，添加量一般小于0.5％。除上述助劑外，隨應(yīng)用、組成等因素的不同，單組分PUR熱熔膠中還可以添加與預(yù)聚體相容的助劑。例如增塑劑、觸變劑、硅烷偶聯(lián)劑、潛固化劑、紫外線吸收劑等。

5填料

填料在膠黏劑中起到增稠、增硬、增韌、增容、補(bǔ)強(qiáng)、阻燃、著色、防腐作用，還可以增加材料的耐磨性、觸變性、導(dǎo)熱能力、導(dǎo)電性能等，還能提高產(chǎn)品的耐老化性能，此外還能夠降低生產(chǎn)成本及固化收縮率，延長(zhǎng)產(chǎn)品的適用期，拓寬產(chǎn)品的應(yīng)用范圍等。常用的PUR膠黏劑填料包括鈦白粉、炭黑、滑石粉、碳酸鈣、氣相二氧化硅等。助劑及填料必須先經(jīng)過(guò)干燥處理過(guò)后才可以加入到PUR預(yù)聚物中，以免造成-NCO含量低于理論設(shè)計(jì)值。

應(yīng)用

PUR熱熔膠由于其優(yōu)良的性能，產(chǎn)品被開(kāi)發(fā)應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。

（1）書(shū)籍無(wú)線裝訂，固化后的膠層柔韌性好，書(shū)籍翻啟打開(kāi)時(shí)具有較高的平整度，且防止書(shū)籍完全打開(kāi)時(shí)膠層破裂，比EVA膠裝訂的書(shū)籍效果更好；

（2）生活用品行業(yè)，如制鞋、制衣等，PUR熱熔膠表現(xiàn)出良好的可調(diào)性、柔韌性、粘接性、透氣性等性能；

圖3 PUR在制鞋行業(yè)的應(yīng)用

（3）木、板材粘接，PUR熱熔膠能夠充分與木材內(nèi)的濕氣水分反應(yīng)，粘接性能優(yōu)異，且耐老化性能好，保證粘接部件的持久牢固性；

（4）汽車工業(yè)，汽車內(nèi)飾塑料、車燈等部件的粘接，玻璃粘接等；

（5）電子行業(yè)

電子產(chǎn)品中的傳統(tǒng)接合方式主要是超聲焊接、嵌件模塑、機(jī)械緊固、膠帶粘接和膠粘劑粘接等。從計(jì)算機(jī)、電子儀表、通訊設(shè)備等電子儀器，到晶體管、印刷線路板、集成電路等半導(dǎo)體器件，電子行業(yè)用膠粘劑已經(jīng)成為一個(gè)獨(dú)立的特殊膠種，應(yīng)用于電子工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。

電子用膠粘劑具有外觀良好、適用基材廣、應(yīng)力分布均勻、輕質(zhì)和低成本等諸多優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)電子元器件粘接的重要發(fā)展趨勢(shì)。

目前，PUR熱熔膠在電子行業(yè)應(yīng)用較為廣泛。PUR熱熔膠具有無(wú)溶劑、流動(dòng)性好、點(diǎn)膠效率高、單組分無(wú)須配膠、膠層快速固化、熱收縮率小、密度低、應(yīng)力傳遞均勻和開(kāi)放時(shí)間易調(diào)節(jié)等特點(diǎn)，同時(shí)對(duì)不銹鋼、鋁等金屬材料及ABS、PC、玻璃等材料也呈現(xiàn)出良好的粘接強(qiáng)度；而當(dāng)作為結(jié)構(gòu)膠使用時(shí)，特別適合于向微型化、輕量化和高效密集化方向發(fā)展需要的電子行業(yè)流水生產(chǎn)線。

近些年，國(guó)內(nèi)的研究者們?cè)?/span>PUR的原料選擇及配比、催化劑（固化速度）、紫外吸收劑和脫水劑（貯存期）、填料（耐熱性）、熔體黏度（流動(dòng)性）、初始強(qiáng)度、終粘強(qiáng)度和可操作時(shí)間等方面取得了一定的研究成果，但在實(shí)際產(chǎn)品應(yīng)用時(shí)其柔韌性、耐候性、耐溶劑性、粘接強(qiáng)度等功能性方面仍有較大改善的空間。

我們對(duì)于PUR熱熔膠產(chǎn)品系列分析有著豐富的研究經(jīng)驗(yàn)，自建強(qiáng)大的譜庫(kù)、擁有不同配方體系，通過(guò)分析測(cè)試和解析可以測(cè)定樹(shù)脂的種類及單體結(jié)構(gòu)、微量助劑的組分含量等，同時(shí)可對(duì)比分析產(chǎn)品差異，幫助研發(fā)新型產(chǎn)品，完善產(chǎn)品性能。