聚氨酯膠粘劑( Polyurethane Adhesive)是指在分子鏈中含有氨基甲酸酯基團( - NHCOO - )或異氰酸酯基( - NCO)的膠粘劑。其具有膠膜堅韌，耐沖擊，撓曲性好，剝離強度高，有很好的耐超低溫性，耐油和耐磨性等特點。作為一種環保型膠粘劑 ，已進入工業、農業、交通、醫學、國防和日常生活各個領域，在國民經濟中發揮愈來愈大的作用。

    1　聚氨酯膠粘劑的發展概況

    我國聚氨酯膠粘劑研發起步于上世紀60年代。80年代以后，我國對水性聚氨酯的研究更為活躍，但與國外水性聚氨酯膠粘劑系列化大工業的水平相比，仍處于開發階段。90年代，各行各業引進了眾多的生產線，一批三資企業相繼建立，進口的產品迫切需要國產化。相關的科研院所和生產單位加大開發力度，新產品不斷涌現。迄今為止，除了原有的膠種外，無溶劑聚氨酯結構膠、反應性聚氨酯熱熔膠等國外有的膠種 ，現在我國基本都有。

    雖然我國聚氨酯工業已有相當規模，但與發達國家相比仍有很大差距，主要是產量不大，技術水平仍較低。據行業協會統計，我國聚氨酯膠粘劑預計2005年可達20萬t。同期臺灣地區為4. 5萬t。

    2　聚氨酯膠粘劑的特性

    2. 1　粘結力強，適用范圍廣

    由于聚氨酯膠粘劑的分子鏈中- NCO可以和多種含活潑氫的官能團反應，形成界面化學鍵結合。因此，對多種材料具有極強的粘附性能。不僅可以粘結多孔性的材料，如泡沫塑料、陶瓷、木材、織物等，而且可以粘接多種金屬、無機材料、塑料、橡膠和皮革等，是一種適用范圍很廣的膠粘劑。

    2. 2　突出的耐低溫性能

    在極低的溫度下，一般的高分子材料都轉化為玻璃態而變脆，而聚氨酯膠粘劑即使在- 250℃以下仍能保持較高的剝離強度，同時其剪切強度隨著溫度的降低反而大幅度上升 。

    2. 3　缺點與改進

    聚氨酯膠粘劑中游離異氰酸酯單體具有較大的毒性�？刹捎枚肆u基多元環氧化合物與端異氰酸酯基聚氨酯預聚物制得環氧基聚氨酯，再與多胺化合物配制成聚氨酯膠粘劑，該膠粘劑兼具環氧樹脂和聚氨酯的優異性能，而且幾乎不含游離異氰酸酯單體，固體份含量高。聚氨酯膠粘劑正朝著水性和無溶劑的環保綠色膠粘劑方向發展。

    聚氨酯膠粘劑在室溫下通常固化較慢，完全固化有時長達數天。如采用多組分復配可以明顯縮短室溫固化時間，更方便適用。

    聚氨酯膠粘劑耐高溫性能遠不如其耐低溫性能，如用在食品包裝復合薄膜中，則需要其具有耐蒸煮性。引人納米粒子，可顯著提高其耐熱性、拉伸強度、抗剪強度、剝離強度等，但加入的納米材料要適當，過多時可能會破壞部分大分子中的硬段的有序排列而使力學性能下降。

    3　聚氨酯膠粘劑的應用研究

    3. 1 　汽車用聚氨酯膠粘劑

    新型汽車結構中引入大量的輕質金屬、復合材料和塑料，造成汽車用膠粘劑和密封膠持續增長。在汽車上應用最為廣泛的聚氨酯膠粘劑主要有裝配擋風玻璃用單組分濕固化聚氨酯密封膠;粘接玻璃纖維增強塑料和片狀模塑復合材料的結構膠粘劑、內裝件用雙組分聚氨酯膠粘劑及水性聚氨酯膠等。汽車內飾件也是膠粘劑用量增長的一個領域。

    在過去相當長的一段時間內，我國汽車制造業一直從國外進口聚氨酯擋風玻璃膠，直到“八五”期間，研制開發這種膠才被列入國家重點科技攻關項目。汽車上應用廣泛的水性聚氨酯膠粘劑是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的膠粘劑。大多數水性聚氨酯是線性熱塑性聚氨酯，由于其涂膜沒有交聯，分子質量較低，因而耐水性、耐溶劑性、膠膜強度等性能還較差，必須對其進行改性，以提高其性能 。聚酯和丙烯酸的雜和分散體與脲二酮和異氰脲酸酯配合，制備的汽車修補清漆，不需要高速攪拌設備，容易混合在一起，具有良好的粘附性能。李志巖等人研制成一種汽車內飾件用雙組分聚氨酯粘合劑，完全可以滿足高檔轎車內頂蓬自動化流水線生產要求 。

    3. 2　木材用聚氨酯膠粘劑

    隨著世界性森林資源急劇減少和我國天然林資源保護工程的實施，小木材拼大板就要求膠粘劑粘接強度和耐久耐候等性能優于木材本身。膠粘劑用量的多少，已成為衡量木材工業技術發展水平的標志 。過去人們用的木材膠粘劑多為以甲醛為主要原料的脲醛樹脂，酚醛樹脂和三聚氰氨甲醛樹脂 ，但由于游離的甲醛存在，產品使用期間會逐漸向周圍散發甲醛氣體，造成環境污染。木材加工行業已開始將目光投向新型的環保膠粘劑聚氨酯膠，以期減少對環境的污染 。

    木工行業使用的單組分濕氣固化聚氨酯膠粘劑是液態的，在室溫下使用。通常其粘接強度高、柔韌性和耐水性好，并能和許多非木基材(如紡織纖維、金屬、塑料、橡膠等)粘接。單組分聚氨酯膠粘劑在測試中所表現出的干、濕強度均要好于酚醛膠粘劑24 。粘接前，在粘接基材表面涂布羥甲基間苯二酚(HMR)偶合劑可以提高粘接強度， HMR可以加強所有熱固型木材膠粘劑的粘接強度。當木材表面預涂HMR偶合劑時，單組分聚氨酯膠粘劑的強度和耐久性可以滿足大部分嚴格的測試要求25 。

    3. 3　鞋用聚氨酯膠粘劑

    我國是一個制鞋大國，鞋用膠粘劑的發展經歷3代后 ，隨著全球性環保意識的提高，以及石油危機的加劇，促使第4代環保無溶劑型和水基型鞋用粘膠劑的出現。近年來，水性聚氨酯的制備工藝已日趨成熟。

    對于一些低極性鞋材如SBS等材質的粘接，聚氨酯膠粘劑的剝離強度達不到要求。通過添加增粘樹脂等進行改性，可開發出具有結晶度高、結晶速度快、內聚強度大和剝離強度較理想的聚氨酯鞋用膠粘劑。吉明公司的科研人員從聚氨酯的結構特征、各種力學性能和功能性等方面進行深入研究，已開發出具有這種特點的聚氨酯膠粘劑。另外，美國Norcross安全產品公司首次采用聚氨酯通過反應注射模塑制成的靴子，其幫面與外底結合在一起，這種一步成型工藝生產的靴子使用壽命是其它材料制成的靴子的3倍 。

    3. 4 　包裝用聚氨酯膠粘劑

    軟包裝又稱軟罐頭，以其輕質方便、保鮮期長、衛生、易貯存運輸、易拆開、垃圾量少及貨架效應良好等獨特的綜合性能，現已超過硬包裝如塑料、玻璃瓶和罐等。聚氨酯膠粘劑由于其優異的性能，可將不同性質的薄膜材料粘接在一起得到耐寒、耐油、耐藥品、透明、耐磨等各種性能的軟包裝用復合薄膜。目前在國內外市場中，聚氨酯膠粘劑已經成為軟包裝用復合薄膜加工的主要膠粘劑。在國內膠粘劑市場中，包裝用復合薄膜制造業中，聚氨酯膠粘劑用量僅次于制鞋業而居第二位3。

    用于包裝的聚氨酯膠粘劑品種繁多，如水基聚氨酯膠粘劑 、熱熔型聚氨酯膠粘劑、溶劑型聚氨酯膠粘劑、無溶劑型聚氨酯膠粘劑。其中常用的聚氨酯熱熔膠又可分為2類: (1)熱塑性聚氨酯彈性體熱熔膠; (2)反應型熱熔膠。熱塑性熱熔膠的主要缺點是粘度較高，故對涂布表觀質量的影響較大。反應型聚氨酯熱熔膠粘劑是在傳統熱熔膠基礎上發展起來的一類新型膠粘劑，它不僅有傳統熱熔膠初粘性好和后固化性能優的特點，又具有聚氨酯的組成結構多變和性能調節范圍大的優點，對多種基材具有優良的粘接性能 。另外，在包裝用水性聚氨酯膠方面，由于乳化劑的使用或分子中親水性離子基團的引入，使其耐水性降低，近年來，對提高其耐水性的研究已成為熱點。同時由于水的熱容較大，故如何提高其固含量從而提高其干燥速度，也是目前亟待解決的問題之一。

    3. 5　建筑用聚氨酯膠粘劑

    聚氨酯膠粘劑除具有無毒、無污染、使用方便等優點，還具有其它膠粘劑無法比擬的優點，即優良的耐低溫、耐溶劑、耐老化、耐臭氧及耐細菌性能，在建筑鋪裝材料的應用中發揮著重要作用。廣泛應用于彈性橡膠地墊、硬質橡膠地磚和鋪設塑膠跑道運動場中。

    新型雙組分聚氨酯膠粘劑突破傳統膠粘劑剪切強度與剝離強度的矛盾，可使兩者同時達到較高使用強度，在建筑用鋼板的粘接中體現出優異的性能，粘接牢固且不易產生形變，而且室溫可調固化速度，使該聚氨酯膠在使用上方便易行，應用廣泛。聚氨酯膠粘劑在建筑用PVC材料粘接 ，夾心板生產以及建筑防水涂料中都得到廣泛使用。

    3. 6　油墨用聚氨酯粘接劑

    水性油墨被列為環境友好型印刷首選。常溫交聯水性聚氨酯膠粘劑可制得適合凹版印刷的單組分聚氨酯水性油墨，該水性油墨高光耐水、強附著、干性可調、色彩鮮艷、層次清晰、無毒不燃、耐侯、粘稠易控 ，與其它水性油墨相比，對各種承印物材料具有廣泛的適應性。聚氨酯- 聚丙稀酸酯作為水性油墨的連接料 ，在油墨薄膜印刷品干燥過程中，綜合了聚氨酯膠粘劑和聚丙烯酸酯的性能，由此改性得到的乳液對薄膜也具有較好的附著牢度。

    彩印行業所用的基膜主要有聚酯膜、尼龍膜、聚丙烯膜、聚乙烯膜等幾種，選擇油墨的關鍵在于其應對這幾種基膜均具有良好的附著力。使用分子中含有羥基的氯乙烯- 丙烯酸羥乙酯共聚物與大分子二元醇、小分子擴鏈劑、甲苯二異氰酸酯共同反應，可制得的新型聚氨酯膠粘劑，能有效地提高彩印油墨的品質。

    3. 7　書籍裝訂用聚氨酯膠粘劑

    近20年來，在書籍裝訂中，熱熔膠的應用已經獲得了迅猛發展。其原因主要是低價平裝書生產有了驚人的增長，與此同時產生了無線裝訂工藝，由于EVA熱熔膠具有很好的粘接性和彈性，目前國內市場上使用的書籍裝訂熱熔膠絕大部分為EVA型熱熔膠。但EVA型熱熔膠價格昂貴，而且EVA型熱熔膠具有記憶性等缺點。聚氨酯熱熔膠則可彌補以上缺陷，該膠粘劑生產工藝簡單，成本低廉，膠粘劑的彈性、韌性好，粘接強度高，膠粘劑可以反復熔化使用，產品利用率高，具有更廣闊的應用前景。

    3. 8 　其它

    聚氨酯膠粘劑由于其優異的粘接特性，在航天器材的粘接、文物保護與修復、軍工產業、文具用品、醫療衛生等方面發揮越來越重要的作用。

    4　結　語

    聚氨酯膠粘劑以其優異的性能廣泛應用于各個領域，日漸成為人類生活中重要的合成材料。目前，世界聚氨酯膠粘劑工業正向適應環境保護、安全衛生、資源回收等方向發展。我國聚氨酯膠粘劑工業也顯示了較快的增長勢頭，技術開發也取得了很大的進展。隨著聚氨酯用途的逐漸拓展和人類環保意識的不斷增強，發掘新的可生物降解的和高性能、多功能的環保聚氨酯膠粘劑，仍是今后研究的重要方向。(peter)