金黎琦 (上海橡膠製品研究所，上海200052) 編譯
0 前 言
單組份聚氨酯膠粘劑已為人們所熟悉。專利DE 2365623中介紹了一種用於粘合潮濕木塊的液態多官能團異氰酸酯預縮合物，其異氰酸酯基團(NCO)的含量為2％ ～15％(wt％)。在此聚氨酯預縮合物中可加入適量添加劑，如著色劑、溶劑、水和控泡劑等，尤其可通過加入填料來改善其加工性能，諸如提高粘度、賦於觸變性、防止膠液滲入木塊以及在預壓過程中提高其粘性等等。填料可選擇膠體二氧化硅以及硅膠粉，文中使用的是木質粉。雖然這種填料的添加量達15％ ～25％(wt％)，但膠粘劑仍呈液態，且易滴下，儘管狀態比未添加此種填料的稍好一些，但效果仍不理想。
1 研究思路
由此，科研人員開始研究如何讓單組份聚氨酯膠粘劑具有一種特殊的流變性質，即一方面，使其有足夠的流淌性，可壓出；另一方面，又要具備足夠的抗蠕變力，在垂直的表面上不會滴落或流淌。當然結構膠和組合膠所具備的粘接性能也不可或缺。
要解決這一問題並不困難，那就是必須使用線型聚氨酯預聚體，而不能用支化或交聯的聚氨酯預聚體。此外還需用高分散性白炭黑作為增稠劑。這裡採用的是糊狀單組份聚氨酯。這種單組份聚氨酯膠粘劑具有獨特的流變特性：按照DIN EN 29048標準在室溫(23 oC)下測得其壓出量一般大於
具有這種特殊流變性的聚氨酯膠粘劑，它首先必須是線型結構。為了獲得線型結構，多羥基組份和多異氰酸酯組份各自的平均官能度都必須以低於2．15為宜，低於2．0則最佳。
1．1 聚氨酯預聚體
聚氨酯預聚體中至少應含有一種多羥基化合物。如聚酯多元醇，如Desmophen 1700聚酯(拜爾)、PE 231聚酯(漢高)、PE 218聚酯(漢高)；或聚醚多元醇，如聚乙二醇，聚丙二醇等。多羥基化合物分子量在
聚氨酯預聚體中的多異氰酸酯組份至少應含有一種多異氰酸酯。它可以是脂肪族的或脂環族的，芳香族的更好，尤其MDI、IPDI、TDI和TMXDI較佳。
多羥基化合物組份與多異氰酸酯組份之間的含量比可等價地用NCO基團與OH基因之比來說明，NCO／OH在3．5～7．5為宜，尤其以4．5～ 5．5最好。
過量的NCO基團在預聚體中的含量以7．0％ 一15．0％(wt％)為宜，特別是10％一15％(wt％)更好。
溫度，都應進行合理選擇以免出現支化。
1．2 增稠劑
增稠劑用以保證其塑性流動。也就是說，當模量低於屈服點時，聚氨酯膠粘劑就像一塊具有彈性且可變形的固體。只有當剪切應力超過一定值(屈服點)時，聚氨酯膠粘劑才開始流動。過了屈服點后，剪切速率隨剪切應力的降低而升高。其粘度變化與剪切速率有關，但與剪切時間無關，因此，當剪切應力一旦去除，粘度即恢復初始值。作為增稠劑的高分散性白炭黑能夠達到這些要求，其加入量以2％ ～8％(wt％)為宜，4％ ～6％(wt％)最好。
1．3 填料
填料並不是用來影響流變性的，而是用作增量劑使用的。同時，添加填料也能改善使用性能，如減小收縮率等。此外，還對硬度、強度、彈性等有影響。可以通過添加有色填料使膠粘劑著色。加入的填料可以是粉末狀的，也可以是纖維狀的，既可以是無機的，也可以是有機的。無機填料可以是碳酸鹽類(如碳酸鈣)，硅酸鹽類(如滑石粉、粘土、雲母)，硫酸鹽類(如硫酸鈣、硫酸鋇)，以及氫氧化鋁、玻璃纖維、炭黑等；有機填料有木質粉、樹皮粉、麩皮粉、紙漿、稻穀粉、纖維素，以及粉狀棉絨纖維，也可以是合成纖維，如聚乙烯纖維、聚丙烯腈纖維等。填料的添加量以不超過5％(wt％)最為適宜。
1．4 其他添加劑
為了改善聚氨酯膠粘劑的生產、貯存及使用性能，可加入少量其他的添加劑，添加量以0～ 2％(wt％)為宜，0．1％ ～1．0％(wt％)較佳。常用的其他添加劑有消泡劑、潤濕劑、泡沫穩定劑及催化劑等。
此種單組份聚氨酯膠粘劑一般不含溶劑。不過，為了控制泡沫和便於操作，溶劑含量至多為5％(wt％)[最好不超過2．5％(wt％)]。這裡提到的溶劑是指一種室溫下呈液態、常壓下沸
點低於200~C的惰性介質。典型的溶劑有醚類、酯類、酮類以及脂肪族、脂環族或芳香族類碳氫化合物。
單組份聚氨酯膠粘劑一般不含增塑劑和水，但在某些場合可含至多5％(wt％)的增塑劑或至多1％(wt％)的水。
2 製備及應用
製備單組份聚氨酯，首先要將上述各組份混合均勻。操作溫度一般在l5cc～50~C為宜，較好的是在20clC～
此外，這種膠粘劑可用作結構膠粘劑及組合膠粘劑的優勢還在於，它交聯后可用於高應力粘接場合；具有較高的初始粘度和抗蠕變力，可用於零部件的裝配組合。與此同時，這類膠粘劑還被廣泛用於各種物體的粘合，如木材以及其他木質材料。當然，還可與金屬(如鋁、銅、鉛、鋼、鋅)、塑料[如玻璃增強塑料(GFP)、PVC、聚苯乙烯、密胺]或者礦質物(如石膏、陶瓷、大理石、混凝土)等結合在一起。
