引言
聚氨酯胶粘剂是一种由聚醚多元醇作为软段，以异氰酸酯作为硬段反应制备的聚合物。其分子链中所含有的极性官能团以及活性官能团基材表面可以形成化学键或者氢键，从而形成良好的粘接。聚氨酯胶粘剂因为其分子链具有特殊的可调节结构，并且拥有优异的耐磨、耐疲劳、耐低温等性能，被广泛应用于汽车、电器、合成板材、航天航空等民用生活及军工领域。
1异氰酸酯聚氨酯胶粘剂的研究现状
聚氨酯胶粘剂的合成是基于异氰酸酯独特的化学性质。异氰酸酯是分子中含有异氰酸酯基团（-NCO）的化合物，该基团具有重叠双键排列的高度不饱和键结构，能与各种含活泼氢的化合物进行反应。在聚氨酯胶粘剂领域，主要使用含有2个或多个-NCO特征基团的异氰酸酯。根据产品在光照下是否发生黄变现象将聚氨酯胶粘剂分为通用型异氰酸酯聚氨酯胶粘剂和耐黄变型异氰酸酯聚氨酯胶粘剂。
1.1通用型异氰酸酯聚氨酯胶粘剂的研究现状
通用型异氰酸酯，即芳香族异氰酸酯是目前聚氨酯工业使用最广泛的异氰酸酯，由于结构中与苯环相连的亚甲基易被氧化生成醌类发色基团导致材料发生黄变。常用的通用型异氰酸酯有TDI、MDI和PAPI等。TDI常温下为液态，使用方便，是聚氨酯工业中最早使用的异氰酸酯。
1.2耐黄变型异氰酸酯聚氨酯胶粘剂的研究现状
为改善通用型异氰酸酯引起聚氨酯材料黄变的现象，除使用相关助剂外，应该避免苯环共轭醌式结构生色团的产生。为此研究者们开发了许多耐黄变型异氰酸酯：如苯二亚甲基二异氰酸酯（XDI）、六亚甲基二异氰酸酯（HDI）、异佛尔酮异氰酸酯（IPDI）等等。
2聚氨酯胶粘剂的改性研究现状
2.1物理改性
物理改性主要是在聚氨酯胶粘剂制备过程中，通过一定条件掺杂一些填料、添加剂来改善胶粘剂性能的一种方法。通过对石英粉作为填料对单组分聚氨酯胶粘剂性能的影响，发现石英粉与聚氨酯胶粘剂体系具有良好的相容性，对聚氨酯胶粘剂产品的拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度有明显的提升作用。
2.2化学改性
化学改性是一种通过聚合物化学反应改变分子链上原子或原子团类型及其结合方式的改性方法，其中嵌段、接枝等是聚氨酯胶粘剂常用的几种化学改性方法。其中高性能的环氧树脂改性聚氨酯胶粘剂、丙烯酸酯改性聚氨酯胶粘剂、有机硅树脂改性聚氨酯胶粘剂是行业内竞相开发的目标。环氧树脂具有良好的粘接性、耐腐蚀性、高强度等诸多优点，但是韧性较差，将环氧基引入聚氨酯体系中能够获得性能更好的产品。
3聚氨酯胶粘剂的分类
按基料化学成分分为有机和无机胶粘剂两大类。有机胶粘剂又可分为天然胶粘剂。按使用特性可分为水溶型(主要有淀粉、糊精、聚乙烯醇、羧甲基纤维素型(通过加热使之熔化后使用的固体胶粘剂，如聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、乙烯一醋酸乙烯共聚物等):溶剂型(不溶于水而溶于某种溶剂，如丁基橡胶等);乳液型(在水中呈悬浮状，如醋酸乙烯树脂、丙烯酸树脂、氯化橡胶等);无溶剂液体型(在常温下呈粘稠液体状，如环氧树脂等)。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆按用途可分为结构、非结构和特种胶粘剂(如耐高温、超低温、导电、导热、导磁、密封、水中胶粘等)--大类。按使用特性不同可分为溶剂胶、水胶。聚氨酯胶粘剂分为多异氰酸酯和聚氨酯两大类。多异氰酸酯分子链中含有异氰基(-NCO)和氨基甲酸酯基(-NH-COO-)，故聚氨酯胶粘剂表现出高度的活性与极性。与含有活泼氢的基材，如泡沫、塑料、木材、皮革、织物、纸张、陶瓷等多孔材料，以及金属、玻璃、橡胶、塑料等表面光洁的材料都有优良的化学粘接力。按反应组成可分为多异氰酸酯胶黏剂、含异氰酸酯基的聚氨酯胶黏剂、含羟基聚氨酯胶黏剂和聚氨酯树脂胶黏剂；按用途与特性可分为通用型胶黏剂、胶黏剂、纸塑复合用胶黏剂、建筑用胶黏剂、结构用胶黏剂、发泡型胶黏剂、厌氧型胶黏剂、导电性胶黏剂、热熔型胶黏剂、压敏型胶黏剂、封闭型胶黏剂、水性胶黏剂以及密封胶黏剂等等。
4改性水性聚氨酯胶粘剂
胶粘剂的粘接强度一般取决于胶膜和基材的附着力以及胶膜本身的强度。目前的水性聚氨酯胶粘剂，其分子大多是线性的结构，其分子间的作用力主要依靠分子缠绕以及氢键作用等非化学键作用产生，这导致胶膜的强度存在一定的上限，在一定的应力下，会导致胶膜破损，从而粘接失效。因此只能应用在、箱包等应力较小的基材上。在温度升高时，分子运动活跃以及氢键作用减弱，常导致粘接强度下降，耐热性能不佳。单组分的聚氨酯胶粘剂由于分子交联密度不够，且分子链上含有亲水基团，在和水分子接触时，水分子容易渗入胶膜内部以及胶膜和基材之间，导致胶膜强度下降，且胶膜和基材的附着力下降，从而粘接性能下降。因此，常需要对水性聚氨酯胶粘剂进行改性，以引入交联结构以及改性基团具有的性能，从而提高粘接强度、耐水性、耐热性等性能，得到性能满足要求的产品。
4.1丙烯酸酯改性水性聚氨酯胶粘剂
丙烯酸酯树脂具有优异的保光保色性、耐水性良好，成本相对聚氨酯树脂较低，通过丙烯酸改性水性聚氨酯，在降低成本的同时，提升聚氨酯的耐候性、耐水性以及机械性能。
4.2有机硅改性水性聚氨酯胶粘剂
有机硅是分子主链中含有大量Si-O-Si结构的一种材料，表面能低，化学键稳定的特点使得其具有疏水性和耐热性能好的优点。采用有机硅对水性聚氨酯进行改性，将有机硅材料的优点引入，同时结合聚氨酯材料的粘接强度好、柔韧好、耐低温等特点，从而可以提高产物的综合性能，扩大其应用领域。
4.3油改性水性聚氨酯胶粘剂
油改性水性聚氨酯是将含有可氧化双键的油或油酸，接枝到水性聚氨酯分子链中，在水性聚氨酯干燥过程中，双键在一定条件下氧化扩链与交联，从而提升产物胶膜的交联度，从而提升综合性能。
结语
近几年，我国水性聚氨酯胶粘剂的研究取得了飞快的发展，不同类型的水性聚氨酯胶粘剂，以及应用各种改性方式改性的水性聚氨酯胶粘剂层出不穷，性能在不断提高。不过，也还存在不足，比如对水性聚氨酯的理论研究不足，应用研究不够深入等问题，有些性能优异的原料比如聚碳酸酯多元醇，仍主要掌握在国外少数公司手里。这些都可能成为抑制我国水性聚氨酯胶粘剂向更高水平发展的因素。这也是科研工作者今后需要努力的方向。
参考文献
[1]罗红,侯晓辉,康永.聚氨酯弹性体研究[J].天津化工，2011，25（1）:9-12.
[2]张宏伟.聚氨酯（脲）弹性体用TX系列含硫芳香族二胺扩链剂的应用研究进展[J].化学推进剂与高分子材料，2013，11（5）:14-21.
[3]李绍雄，刘益军.聚氨酯胶粘剂[M].北京:化学工业出版社，1998:1-20.
[4]肖卫东，何培新，胡高平.聚氨酯胶粘剂制备、配方及应用[M].北京:化学工业出版社，2009，1-6.
[5]李永德，杨颖霞.单组分湿固化聚氨酯胶粘剂的研究现状与趋势[J].化学建材，2002,（4）:29-32.
[6]刘义军.聚氨酯树脂及其应用[M].北京:北京工业出版社，2011:1-2.
论文作者:胡灿兴
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/27
标签：聚氨酯论文; 胶粘剂论文; 水性论文; 异氰酸论文; 胶膜论文; 基材论文; 分子论文; 《中国西部科技》2019年第24期论文;