聚氨酯結構膠是指套用於受力結構件膠接場合，能承受較大動負荷、靜負荷並能長期使用的膠粘劑。通俗地講，結構型膠粘劑就是代替螺栓、鉚釘或焊接等形式用來接合金屬、塑膠、玻璃：木材等的結構部件，屬於長時間經受大載荷、而性能仍可信賴的膠粘劑。
基本介紹
- 中文名：聚氨酯結構膠
- 套用：受力結構件膠接場合
- 特性：耐沖，擊、耐疲勞
- 用於：汽車的FRP
聚氨酯結構膠簡介,結構膠粘劑的發展歷程,聚氨酯結構膠合成方法,
聚氨酯結構膠簡介
人們對結構用環氧樹脂膠粘劑早已熟悉，但結構用聚氨酯膠粘劑的套用還屬逐漸被認識。聚氨酯系由硬、軟段組成的嵌段共聚甲。硬段分子提供剪下、剝離強度和耐熱性能，軟段分子則有耐沖，擊、耐疲勞等特性。調節硬、軟段的組成或者結構，可製得強度符合要求的多種結構用聚氨酯膠粘劑
結構膠粘劑的發展歷程
結構型聚氨酯膠粘劑從開始用於汽車的FRP(纖維增強塑膠)至今，20多年來取得很大進展。目前除在汽車行業中得到套用外，還廣泛用於水上運載工具[用於FRP甲板與船殼的粘接以及粘接SMC(板材模型複合材料)塔架、SMC水閘等，這些粘接件具有優異的耐振動性和耐衝擊性]，電梯(電梯間的門、壁鑲板的粘接)，淨化槽(FRP凸緣、隔板的粘接)，浴池(SMC-瓷磚、天花板—瓷磚的粘接)，以及住宅(外裝飾材料水泥預製件之間的粘接)等領域。
(1)汽車部件的粘接 最初成功地作為聚氨酯結構膠用於汽車者是美國Coodyesr公司的pliogrip它系無溶劑雙組分反應型膠粘劑，1967年用於載重汽車的5MC型發動機罩的粘接。隨後GM、Ford、Mack等公司相繼於大型載重卡車的SMC部件上以其進行粘接。接著又椎廣到FRP部件。
日本從美國引進技術，並進行了改性。1984年用日產聚氨酯膠粘接豐田汽車塑膠結構件，效果令人滿意。它可隨端異氰酸酯基嚴渠祿主劑和多元醇固化劑的不同結構和組成，製造出具有不同甲化這友、不同粘度和不同抗下垂性等特性的膠粘劑，而其粘合強度不變；其剪下強度與環氧樹脂相當，同時又顯示出較高的剝離強度。
(2)電梯鑲板上的套用 電梯間的壁、門等用的鑲板，近年來向著輕量化、高級化的方向發展。其中，輕量化是藉助高剛性輕質輔助材料的採用及表面材料的薄型化實現的。電梯鑲板的材質有表面貼PVC膜的鋼板(簡稱PVC鋼板)、鋼板、鍍鋅鋼板、不鏽鋼板及有色不鏽鋼板、黃銅板、紅銅板等。鑲板通常是由錶板里部粘接上鍍鋅鋼板或鋼板等補強材料構成的。
鑲板對膠粘劑的要求如下：①能夠適用各種材質，如鋼板、PVC鋼板、不鏽鋼板、鍍鋅鋼板等；②剝離強度>150N/25mm；③衝擊強度>1.98j/cm2；④剪下強度>15MPa；⑤破壞狀態為膠粘劑的內部破壞；⑥耐濕性，在60℃、90%RH的環境中放置60天后，其強度保持率在70%以上，且吸濕老化後再行乾燥，膠粘劑的恢復性好；⑦耐蠕變性、耐疲勞性優異；⑧即使是薄板也不會因膠粘劑固化收縮引起歪斜等變形；⑨具有耐烤漆烘烤溫度(最高175℃)的耐熱性；⑩因PVC鋼板耐熱性差，故固化溫度要求在80℃以下；⑩固化時間在20min以內；⑩適於自動化。
日本開發成功電梯鑲板用結構型聚氨酯膠粘劑和底塗劑。先以磷酸酯系改性劑為主成分，添加微量PVC聚合物(提高耐濕性)，製成溶劑型底塗劑，用噴霧器在被料材料表面薄薄噴一層，待溶劑乾燥後、塗布膠粘劑進行粘接。該結構型聚氨酯膠粘劑是由聚醚多元醇和MDI預聚物組成的雙組分型膠。
目前結構型聚氨酯膠粘劑不僅能用於粘接塑膠與金屬，還廣泛用於其他材料的粘接；不僅能用於汽車裝配，且已推廣到建築、機械等工業領域。為使結構型聚氨酯膠更具有競爭力，各國正繼續致力大量的改進工作，如降低成本，改雙組分為單組分，進一步提高耐熱性及其強度，取消底塗劑直接使用，簡化混膠、擠出等施工操作，豐富品種、晶級，以適應更多種類被粘材料和更多領域的套用。
聚氨酯結構膠合成方法
結構型聚氨酯膠粘劑通常的製備方法是，先將多元醇與過量的多異氰酸酯反應，製成異氰酸酯基封端的預聚體，然後加入二元胺進行擴鏈和交聯，在擴鏈和交鏈過程中實際上形成脲鏈和縮二脲結
構，因此這類聚氨酯膠粘劑嚴格地說應該稱為“聚脲”膠粘劑。
1.聚氨酯-聚脲膠粘劑
該結構型膠粘劑的主劑是由TDI與聚氧化丙烯二醇(分子量2000和1000)反應製成含NCO基的預聚體。固化劑是酸酐與芳胺反應(芳胺醯基化)生成芳醯胺(固化劑)。
該結構型聚氨酯膠粘劑為無溶劑型，具有使用工藝簡單、貯存運輸方便等特點，可室溫固化或熱固化，其膠層具有彈性和高剪甲強度。因此，將該結構膠用於“海豚”直升機旋翼翼尖罩密封、金屬-碳纖維複合材料的粘接和部件的修復均獲得滿意結果。
2.聚氨酯—環氧樹脂—聚脲膠粘劑
環氧樹脂膠粘劑的特性是具有低柔曲性、高硬度、高耐化學藥品性和高剪下強度，若與聚氨酯膠粘劑組合，則可利用兩者優點：互補缺點，能翻造出既有一定柔軟性，又有相當粘合強度的較為理想的結構膠粘劑。因此，國外對環氧改性的聚氨酯膠粘劑進行了大量的研製工作。其合成原理是，將含NCO端基的聚氨酯預聚體與含有環氧基團的醇反應，生成端環氧基的聚氨酯，後者骨架具有聚氨酯特性；交聯固化通過環氧基團與胺的反應而完成，一般採用含胺基官能團的聚脲。製得膠層為聚氨酯-環氧樹脂—聚脲結構。
