熱活化型水性聚氨酯膠粘劑資料大全！

眾所周知，水性聚氨酯是以水代替有機溶劑作為分散介質的新型聚氨酯體系，也稱作水基聚氨酯、水性聚氨酯分散體（PUD）、水溶性聚氨酯等。因其連續相主要為環境友好的水，且具有較好的力學性能，在膠粘劑、塗料、油墨和紡織等領域應用極為廣泛。本文將為大家重點講解其在膠粘劑領域的應用之——熱活化型水性聚氨酯膠粘劑。

一、熱活化型水性聚氨酯膠粘劑簡介

1、應用

熱活化型水性聚氨酯膠粘劑，在製鞋、食品包裝、汽車內飾、煙包等行業應用廣泛，尤其是汽車內飾方面。

2、基本組成

熱活化水性聚氨酯膠粘劑主要由大分子多元醇、異氰酸酯、親水擴鏈劑及少量有機溶劑組成。

圖 1 熱活化型水性聚氨酯膠粘劑基本組成

大分子多元醇

一般採用聚酯多元醇，這也是核心原材料之一，相對也比較複雜。

異氰酸酯

IPDI、HDI、HMDI、TDI和MDI，對於熱活化型水性聚氨酯膠粘劑，一般混合使用IPDI和HDI。若單獨用HDI，產品初粘強度合適，但預聚體粘度大、產品耐熱性差、終粘強度弱。

親水擴鏈劑

DMPA或DMBA可以滿足固含量低於45%的產品需求，若需進一步提高固含量，則需使用磺酸鹽型親水擴鏈劑。

有機溶劑

在預聚體法合成中一般會添加少量的高沸點溶劑來降低預聚體粘度，如N-甲基吡咯烷酮和N,N-二甲基乙醯胺等。在丙酮法合成中則會加入較多量的丙酮，在乳化分散後再通過減壓蒸餾脫除，這些回收的丙酮可以再重複利用，這樣可以降低成本、減少排放。

3、粘接機理

有人稱熱活化型水性聚氨酯膠粘劑為水性聚氨酯熱熔膠，這種叫法也有其合理性，至少從粘接機理上有一定的相似性。

圖 2 熱熔膠粘接過程示意圖

如圖2所示，熱熔膠常溫下是固態，加熱到熔融到一定程度能流動，塗布在待粘接表面後貼合、冷卻。

而熱活化型水性聚氨酯則是先塗布在待粘接表面，烘箱或常溫乾燥，此時成為無溶劑的固態，然後再加熱活化、貼合，然後保溫或冷卻。

圖 3熱活化型水性聚氨酯粘接過程示意圖

如圖3所示。與熱熔膠不同的是，在活化過程中，聚氨酯軟鏈段部分從結晶態轉變為非晶態，硬鏈段的物理交聯仍然還在，聚氨酯分子鏈不發生相對滑移。簡單的說，就是原來沒有粘性的膠加熱後產生粘性，然後可以與材料貼合。這個從不粘到粘的轉變溫度，也就是理論上的最低活化溫度。

二、在汽車內飾里的應用

2012年3月1日，我國正式發布了《乘車內空氣質量評價指南》GB/T27630-2011，對汽車內VOC含量提出較嚴格的限制。

如表1所示，汽車內VOC最主要的來源是塗料和膠粘劑中的有機溶劑，在汽車內飾膠領域，各國汽車化工研究人員均花費相當大的精力進行環保型的水性膠粘劑的開發，一些著名的公司都紛紛推出自己的環保水性膠粘劑產品，如Sunstar、西卡、Forbo、中科力泰等。目前，水性膠粘劑已逐步在以下領域得到應用（包括但不局限於圖4）

圖4 熱活化型水性聚氨酯在汽車內飾方面的應用

1、產品案例

以Sunstar的#1911-C產品為例（適用於以ABS板、纖維板、木板、鋼板、為基材的車門內裝飾板和儀錶板的裝飾部位的粘接），其理化參數及技術指標如下表所示，以供大家參考：

這一類產品在使用時一般會配合水可分散的異氰酸酯固化劑，混合比為100/4.5-6.5，混合後一般要在8h內混合完畢。然後均勻噴塗在待粘接表面（單面/雙面噴塗），塗膠量一般控制在80-100g/cm3。50-70℃條件下乾燥活化後，再在一定壓力、溫度條件下貼合。最後在室溫或稍高溫度的條件下保存至少24h，這樣讓固化劑和樹脂、基材充分固化交聯。

一款好的產品不一定適用所有的工藝及用途，關鍵是將產品及應用相結合。對於耐熱性較差的真皮、PVC等基材，優先考慮的是活化溫度低的產品；而對於熱壓溫度較高的應用，耐熱性顯得更為重要；對於異型材處的粘接，考慮更多的是初粘力等因素。

1、最低活化溫度及耐熱性

最低熱活化溫度即是使膠層從不粘到粘的轉變溫度，它的重要性體現在一方面能保護基材，另一方面也可以減少能耗。如下表所示，拜耳提供了一系列不同最低活化溫度的產品。

表4不同最低活化溫度的產品

小貼士

1、如何驗證與測試最低活化溫度呢？

這裡給您介紹一種簡單的方法：將成膜後的膠裁成兩小塊，放入40℃烘箱內活化30min，然後將兩小塊膠疊放，輕觸使之接觸，這時如果撕開膠塊需要一定的力量，則可以認為產品的最低活化溫度在此溫度以下，如果沒有，則升高5℃，重複上述操作。

對於熱活化溫度較低的產品，其耐熱性可能相對較差，固化劑的加入可以有所改善，一般添加量為乳液的5%左右。除了耐熱性，製品的最終剝離強度也會顯著提高。

2、結晶速率和結晶度

結晶度是熱活化型水性聚氨酯的又一個重要參數，它直接影響了粘接強度等性能，結晶速率則會對產品的初粘有較大影響。影響結晶度的因素有很多，如聚酯多元醇的合成單體、分子量，軟/硬段配比等，而對於結晶度的測試方法也有很多，最常用的方法就是DSC測試。

3、拜耳常見產品結晶度對比

活化溫度、耐熱性、結晶速率、結晶度等性能均受產品分子結構調控，這也引導著我們從結構解析的角度去理解選用熱活化型水性聚氨酯的依據，圖5即是實驗室剖析水性聚氨酯的一般流程，去探索分子層面的秘密。

圖5實驗室剖析水性聚氨酯流程

針對熱活化型水性聚氨酯膠粘劑，分析剖析流程如下：

圖6水性聚氨酯膠粘劑剖析流程

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