聚氨酯-环氧树脂-丙烯酸酯.doc

1、聚氨 酯、 环氧、丙烯酸酯1 聚氨酯1.1 聚氨酯简介聚氨酯：Polyurethane 又名聚氨基甲酸酯是对主链上含有春福氨基甲酸酯基团的大分子化合物的总称 简称 PU 化学式 ( C10H8N2O2C6H14O3)X聚氨酯胶粘剂：Polyurethane Adhesive 指的是分子链中含有氨基甲酸酯基团（NHCOO）或异氰酸酯基（NCO）的胶粘剂。1.12 聚氨酯发展史1849 年德国化学家 Wurts 用烷基硫酸盐与氰酸钾进行复分解反应，首次合成了脂肪族异氰酸酯化合物；1850 年德国化学家 Hoffman 用二苯基甲酰胺合成了苯基异氰酸酯；1884 年 Hentschel 用胺或胺盐与

2、光气反应合成异氰酸酯，成为工业上合成异氰酸酯的方法。1937 年德国化学家 Bayer 首次利用异氰酸酯与多元醇制得聚氨酯树脂，并且在第二次世界大战期间由拜耳公司应用于坦克履带上，使聚氨酯胶粘剂首次工业化。其后，美国于 1953 年引进德国技术，日本于 1954 年引进德国和美国聚氨酯技术，1 960 年 生 产 聚 氨 酯 材 料 ， 1966 年 开 始 生 产 聚 氨 酯 胶 黏 剂 ， 开 发 成功 乙 烯 类 聚 氨 酯 水 性 胶 黏 剂 ， 并 予 1981 年 投 入 工 业 化 生 产 。 目 前 日 本 聚 氨酯 胶 黏 剂 的 研 究 与 生 产 十 分 活 跃 ， 并

3、与 美 国 、 西 欧 一 起 成 为 聚 氨 酯 生 产 、 出口 大 国 。我 国 于 1956 年 研 制 并 生 产 三 苯 基 甲 烷 三 异 氰 酸 酯 (列 克 纳 胶 )， 很 快又 生 产 了 甲 苯 二 异 氰 酸 酯 (TDI)、 双 组 分 溶 剂 型 聚 氨 酯 胶 黏 剂 ， 1986 年 以后 ， 我 国 聚 氨 酯 工 业 进 入 迅 速 发 展 时 期 ： 1994 年 国 家 正 式 批 准 成 立 “中国 聚 氨 酯 工 业 协 会 ”， 下 设 “聚 氨 酯 胶 黏 剂 委 员 会 ”， 该 委 员 会 业 已 成 为全 国 聚 氨 酯 胶 黏 剂 技

4、术 与 信 息 交 流 的 中 心 。 90 年 代 中 后 期 ， 聚 氨 酯 工 业 迎来 了 告 诉 发 展 。1.2 聚 氨 酯 的 合 成聚 氨 酯 的 合 成 原 料 主 要 有 -异 氰 酸 酯 、 多 元 醇 、 添 加 剂 ， 添 加 剂 主 要 包括 催 化 剂 、 交 联 剂 及 扩 链 剂 结 构 胶 。PU 合 成 方 法 主 要 有 预 聚 体 法 、 半 预 聚 体 法 、 一 步 法 ， 其 中 一 步 法 因工 艺 简 单 投 资 少 而 被 普 遍 采 用 。1.3 聚 氨 酯 的 特 点优 点 ：（ 1） 优 良 的 耐 磨 性 ， 低 温 柔 软 性 以

5、 及 性 能 可 调 节 范 围 较 广（ 2） 机 械 强 度 大 、 粘 接 性 好 、 弹 性 好 ， 并 且 具 有 优 良 的 复 原 性 ， 可 适合 于 动 态 接 缝 ，（ 3） 耐 候 性 好 ， 使 用 寿 命 可 达 1520 年 ， 耐 油 性 能 优 良 ， 耐 生 物 老 化 性好 且 价 格 适 中 。（ 4） 工 艺 性 好 ， 固 好 后 的 胶 层 硬 度 大 、 透 明 性 好 、 光 亮 度 高 、 可 室 温 加压 快 速 固 化 、 耐 热 性 较 好 ， 电 性 能 优 良 。（ 5） 耐 油 性 和 耐 寒 性 好 。缺 点 ：收 缩 率 大 、

6、 胶 粘 强 度 不 高 ， 耐 化 学 介 质 性 和 耐 水 性 较 差 ， 用 于 非 结 构 胶 粘剂 。 不 能 长 期 耐 热 ， 浅 色 配 方 容 易 受 紫 外 光 老 化 ， 单 组 分 胶 贮 存 稳 定 性 受 包装 及 外 界 影 响 较 大 ， 通 常 固 化 较 慢 ， 高 温 热 环 境 下 可 能 产 生 气 泡 和 裂 纹 。 还有 就 是 许 多 场 合 都 需 要 使 用 底 涂 剂 。1.4 主 要 应 用 ：（ 1） 复 合 材 料 与 金 属 框 架 之 间 的 粘 接 ;（ 2） 汽 车 的 粘 接 填 缝 ;（ 3） 玻 璃 纤 维 增 强 塑

7、 料 与 金 属 粘 接 ;（ 4） 密 封 粘 胶 剂 ;（ 5） 反 应 性 热 熔 胶 ;（ 6） 次 贷 粘 胶 剂 ;（ 7） 还 可 以 在 宇 航 ， 电 子 电 气 ， 金 属 材 料 ， 包 装 材 料 ， 造 船 ， 纺 织 ， 橡胶 ， 塑 料 ， 陶 瓷 ， 建 筑 ， 汽 车 等 行 业 中 的 应 用 ；（ 8） 可 用 于 挤 塑 聚 苯 乙 烯 泡 沫 与 钢 板 ， 铝 板 ， 硅 酸 钙 及 水 泥 墙 壁 粘 接 。2 环 氧 树 脂2.1 环氧树脂简介环氧树脂： Epoxy Resin 指分子结构中含有 2 个或 2 个以上环氧基并在适当的化学剂存在下能

8、形成三维网络状固化物的化合物总称，是一类重要的热固性树脂。2.2 环氧树脂发展史 环氧树脂是 1938 年由 P.Castam 申请瑞士专利，由汽巴公司在 1946 年研制出最早的环氧粘接剂，1949 年美国的 S.O.Creentee 研制了环氧涂料，我国于1958 年开始环氧树脂的工业化生产。2.3 环氧树脂的特点（通常指双酚 A 型环氧树脂） 优点：（1）单独的环氧树脂应用价值很低，它需要与固化剂配合使用才有实用价值。 （2）高粘接强度：在合成胶粘剂中环氧树脂胶的胶接强度居前列。 （3）固化收缩率小，在胶粘剂中环氧树脂胶的收缩率最小，这也是环氧树脂胶固化胶接高的原因之一。例如： 酚醛树脂

9、胶： 810% ； 有机硅树脂胶：68% 聚酯树脂胶：48% ； 环氧树脂胶：13% 若经过改性加工后的环氧树脂胶收缩率可降为 0.10.3%，热膨胀系数为 6.010-5/ （4）耐化学性能工好：在固化体系中的醚基、苯环和脂肪羟基不易受酸碱侵蚀。在海水、石油、煤油、10%H2SO4、10%HCl、10%HAc、10%NH3、10%H3PO4和 30%Na2CO3 中可以用两年；而在 50%H2SO4 和 10%HNO3 常温浸泡半年；10%NaOH（100）浸泡一个月，性能保持不变。 （5）电绝缘性优良：环氧树脂的击穿电压可大于 35kv/mm。（6）环氧固化物的耐热性一般为 80100。环

10、氧树脂的耐热品种可达200或更高。（7）工艺性好。环氧树脂固化时基本上不产生低分子挥发物，所以可低压成型或接触压成型。能与各种固化剂配合制造无溶剂、高固体、粉末涂料及水性涂料等环保型涂料。缺点： （1）操作粘度大，这在施工方面显的有些不方便（2）固化物性脆，伸长率小。（3）剥离强度低。（4）耐机械冲击和热冲击差。（5）耐候性差，环氧树脂中一般含有芳香醚键，固化物经日光照射后易降解断链。（6）环氧树脂低温固化性能差，一般需在 10以上固化，在 10以下则固化缓慢，对于大型物体如船舶、桥梁、港湾、油槽等寒季施工十分不便。2.4环氧树脂的应用（1）涂料工业：环氧树脂在涂料工业中需用量最大，目前较广泛

11、使用的有水性涂料、粉末涂料和高固分涂料。可广泛用于管道容器、汽车、船舶、航天、电子、玩具、工艺品等行业。 （2）电子电器工业：环氧树脂胶可用于电气绝缘材料，例如整流器、变压器的密封灌注；电子元器件的密封保护；机电产品的绝缘处理与粘接；蓄电池的密封粘接；电容器、电阻、电感器的表面披覆。（3）五金饰品，工艺品、体育用品品行业：可用于标牌、饰品、商标、五金、球拍、钓具、运动用品、工艺品等产品上。 （4）光电行业：可用于发光二极管（LED） 、数码管、像素管、电子显示屏、LED 灯饰等产品的封装、灌注和粘接。 （5）建筑工业：在道路、桥梁、地坪、钢铁结构、建筑、墙体涂料、堤坝、工程施工、文物修补等行业

12、也会广泛用到。 （6）胶粘剂、密封剂和复合材料领域：如风力发电机叶片、工艺品、陶瓷、玻璃等各种物质之间的粘接，碳纤维板材的复合、微电子材料的密封等等。3 丙 烯 酸 酯3.1 丙烯酸酯简介丙 烯 酸 酯 ： acrylic ester 或 acrylate 丙 烯 酸 及 其 同 系 物 的 酯 类 的 总 称 ，化 学 式 为 C4H5OOR。丙 烯 酸 酯 胶 黏 剂 ： 是 以 各 种 丙 烯 酸 酯 为 基 料 ， 经 化 学 反 应 制 作 而 成 ， 拥有 色 泽 清 浅 ， 耐 水 、 耐 环 境 侵 蚀 、 抗 变 色 性 好 性 能 便 于 调 节 的 特 点 。3.2 丙

13、烯 酸 酯 胶 粘 剂 发 展 史20 世 纪 50 年 代 EASTMAN 公 司 发 明 了 第 一 代 丙 烯 酸 酯 胶 粘 剂 ， 以 过 氧化 苯 甲 酰 /芳 香 胺 为 氧 化 还 原 体 系 ,在 单 体 与 弹 性 体 之 间 不 发 生 接 枝 反 应 ,其 主 要 缺 点 是 性 脆 。1975 年 由 美 国 杜 邦 公 司 发 明 第 2 代 丙 烯 酸 酯 胶 粘 剂 ， 也 称 为 改 性 丙 烯酸 酯 胶 粘 剂 ， 新 的 氧 化 还 原 体 系 以 过 氧 化 氢 型 的 过 氧 化 物 为 引 发 剂 , DuPont 808 醛 胺 缩 合 物 为 促

14、 进 剂 。 单 体 与 弹 性 体 之 间 发 生 接 枝 反 应 ,形 成韧 性 固 化 物 ,剥 离 强 度 和 冲 击 强 度 都 有 明 显 提 高 。1968 年 德 国 拜 尔 公 司 首 先 开 发 成 功 光 固 化 涂 料 ,在 此 基 础 上 欧 洲 开 发 了UV 固 化 胶 粘 剂 ， 即 第 三 代 丙 烯 酸 酯 胶 黏 剂 ， 具 有 固 化 速 度 快 、 环 保 等 优 点 。此 后 ， 丙 烯 酸 胶 黏 剂 在 20 世 纪 70 80 年 代 逐 步 实 现 工 业 化 。目 前 ,第 1 代 丙 烯 酸 酯 胶 已 经 很 少 应 用 ,基 本 被

15、第 2 代 丙 烯 酸 酯 胶 所 代替 ,而 第 3 代 丙 烯 酸 酯 胶 (UV 胶 )应 用 领 域 与 第 2 代 丙 烯 酸 酯 胶 的 差 别 较 大 ,而 且 形 成 了 相 对 独 立 的 体 系 。3.3 丙 烯 酸 酯 胶 黏 剂 分 类（ 1） 按 代 分 类 ；（ 2） 按 涂 布 方 式 分 类 ： 底 涂 型 丙 烯 酸 酯 胶 粘 剂 ， 由 主 剂 和 底 涂 剂 组 成 ,主剂 含 有 单 体 、 弹 性 体 、 引 发 剂 等 成 分 ,底 涂 剂 为 促 进 剂 。 使 用 时 将 主 剂 和 底涂 剂 分 别 涂 在 2 个 被 粘 物 表 面 ,叠

16、合 后 固 化 ； 双 主 剂 型 丙 烯 酸 酯 胶 粘 剂 ，一 个 主 剂 由 单 体 、 弹 性 体 、 引 发 剂 等 成 分 组 成 ,另 一 个 主 剂 由 单 体 、 弹 性 体 、促 进 剂 等 成 分 组 成 。 使 用 时 2 个 主 剂 按 比 例 混 合 均 匀 后 涂 胶 ,也 可 将 2 个 主剂 分 别 涂 在 2 个 被 粘 物 表 面 ， 通 常 双 主 剂 的 质 量 比 为 1 1； 微 胶 囊 型 丙 烯酸 酯 胶 粘 剂 :将 引 发 剂 或 促 进 剂 包 覆 在 微 胶 囊 中 ,分 散 在 由 单 体 、 弹 性 体 、促 进 剂 或 引 发

17、剂 组 成 的 主 剂 中 ， 使 用 时 在 外 力 作 用 下 使 微 胶 囊 破 裂 而 引 发 聚合 反 应 。（ 3） 丙 烯 酸 酯 胶 粘 剂 还 可 以 根 据 其 性 能 、 应 用 领 域 的 不 同 进 行 分 类 。例 如 按 性 能 可 分 为 通 用 型 、 结 构 型 、 耐 水 型 、 耐 温 型 等 ;按 用 途 可 分 为 建 筑用 胶 、 机 电 用 胶 、 电 子 用 胶 、 汽 车 用 胶 等 。3.4 丙 烯 酸 胶 黏 剂 特 点主 要 优 点 :（ 1)室 温 快 速 固 化 ,一 般 为 几 分 钟 至 几 十 分 钟 。（ 2)可 以 低 温

18、 固 化 ,甚 至 可 以 在 0 以 下 固 化 。（ 3)适 用 于 大 多 数 金 属 和 非 金 属 材 料 的 粘 接 。（ 4)对 于 被 粘 接 材 料 的 表 面 处 理 要 求 不 严 格 ,甚 至 可 以 油 面 粘 接 。（ 5)对 双 组 分 的 混 合 比 例 要 求 不 严 格 。（ 6)粘 接 强 度 高 。主 要 缺 点 :（ 1)单 体 的 气 味 和 毒 性 问 题 。（ 2)丙 烯 酸 或 甲 基 丙 烯 酸 对 产 品 的 腐 蚀 性 问 题 。（ 3)固 化 速 度 快 ,不 适 合 大 面 积 粘 接 。（ 4)固 化 反 应 放 热 激 烈 ,不

19、适 合 大 间 隙 的 粘 接 和 灌 封 。（ 5)耐 热 、 耐 候 性 还 不 够 理 想 。3.5 丙 烯 酸 酯 胶 黏 剂 应 用（ 1） 交 通 行 业 :汽 车 、 大 型 卡 车 、 游 艇 、 机 车 制 造 中 的 结 构 粘 接 以 及 飞机 的 结 构 修 补 ,被 粘 材 料 以 金 属 、 塑 料 为 主 ,近 年 来 玻 璃 钢 的 粘 接 明 显 增 多 。（ 2） 机 电 行 业 :直 流 电 机 磁 钢 与 金 属 的 粘 接 ,电 梯 轿 厢 不 锈 钢 与 加 强 筋的 粘 接 等 。（ 3） 电 声 行 业 :扬 声 器 的 装 配 是 改 性 丙

20、烯 酸 酯 胶 最 主 要 的 应 用 领 域 。（ 4） 建 筑 行 业 :建 筑 物 加 固 和 结 构 改 造 的 钢 筋 锚 固 ,玻 璃 及 金 属 幕 墙 后加 埋 件 的 安 装 ,地 铁 、 轻 轨 道 钉 的 锚 固 。3.6 UV 胶 简 介 、 特 点 及 应 用3.61 UV 胶 简 介UV 胶 为 第 三 代 丙 烯 酸 酯 胶 黏 剂 逐 渐 发 展 而 成 的 一 种 单 独 胶 黏 剂 体 系 ，按 化 学 成 分 可 将 其 归 为 丙 烯 酸 酯 胶 黏 剂 类 ， 按 固 化 方 式 可 将 其 归 类 为 辐 射 固化 胶 黏 剂 。3.62 UV 胶

21、特 点优 点 :（ 1)单 组 分 ,使 用 方 便 ;（ 2)固 化 速 度 快 ,一 般 只 需 几 至 几 十 秒 钟 ,生产 效 率 高 ;（ 3)强 度 高 ,透 明 度 好 ;（ 4)无 溶 剂 ,低 气 味 ,环 境 友 好 。缺 点 :（ 1)被 粘 基 材 必 须 有 一 个 面 是 可 透 光 的 ;（ 2)需 要 对 紫 外 线 进 行防 护 ;（ 3)受 到 设 备 尺 寸 和 被 粘 物 形 状 的 限 制 ;（ 4)需 要 投 入 固 化 设 备 的 费用 。3.63 UV 胶 应 用（ 1） 光 电 领 域 : LCD 制 造 业 、 照 相 机 等 光 学 产

22、品 制 造 业 、 光 盘 制 造 业(CD、 VCD、 DVD、 DVD2R) 。（ 2） 电 子 领 域 :印 刷 电 路 板 ( PCB)粘 贴 表 面 元 件 、 手 表 制 造 业 、 手 机 按键 的 装 配 。（ 3） 医 疗 领 域 :皮 下 注 射 针 头 与 注 射 器 和 静 脉 注 射 管 的 粘 接 ,导 尿 管 和医 用 过 滤 器 的 粘 接 。（ 4） 日 用 品 领 域 :玻 璃 家 具 的 制 造 、 玻 璃 工 艺 品 的 组 装 ;玩 具 、 珠 宝 装饰 品 的 组 装 。3 聚 氨 酯 、环 氧 树 脂 及 丙 烯 酸 酯 胶 黏 剂 对 比3.1

23、性 质 对 比性 质 聚 氨 酯 环 氧 丙 烯 酸 酯耐 磨 柔 软 性 优 良 的 耐 磨 性 及低 温 柔 软 性性 脆 耐 磨 性 柔 软 性 比 聚 氨 酯稍 差 ， 比 环 氧 强弹 性 优 良 的 弹 性 及 复原 性弹 性 差 ， 伸 长 率小弹 性 较 好粘 接 性机 械 强 度 大 ， 粘接 性 好 ， 适 合 动态 接 缝高 粘 接 强 度 固 化 反 应 放 热 激 烈 ， 不适 合 大 间 隙 的 粘 接 和 灌封耐 候 性 耐 候 性 好 ， 使 用寿 命 15-30 年耐 候 性 差 耐 候 性 不 理 想操 作 性固 化 时 间 可 控 ，低 温 操 作 性 好

24、 ，几 乎 无 刺 激 性 气味固 化 时 间 可 控 性稍 差 ， 低 温 操 作困 难 ， 有 刺 激 性气 味固 化 速 度 快 ， 不 适 合 大面 积 粘 接 低 温 操 作 性 好 ，可 在 0 度 以 下 固 化 ， 有强 烈 的 刺 激 性 气 味毒 腐 蚀 性 毒 性 低 ， 无 腐 蚀性毒 性 低 ， 无 腐 蚀性毒 性 高 ， 对 产 品 有 腐 蚀性耐 油 寒 热 性 耐 油 性 耐 寒 热 性 耐 油 寒 性 差 ， 耐 耐 油 寒 性 好 ， 耐 热 性 不能 良 好 热 性 良 好 理 想耐 水 化 学 性 耐 水 性 良 好 ， 耐化 学 性 能 稍 差耐 水 化 学 性 能 良好耐 水 性 差 ， 耐 化 学 性 能良 好收 缩 性 收 缩 率 大 收 缩 率 小 收 缩 率 小电 性 能 电 绝 缘 性 优 良 电 绝 缘 性 优 良 电 绝 缘 性 优 良表 面 处 理擦 净 油 污 水 渍 灰尘 ， 粘 木 板 时 需进 行 脱 水 处 理擦 净 油 污 水 渍 灰尘表 面 处 理 要 求 不 严 格 ,甚 至 可 以 油 面 粘 接