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一、聚氨酯膠粘劑簡介

聚氨酯EVA熱熔膠膜膠粘劑是目前正在迅猛發(fā)展的聚氨酯樹脂中的一個重要組成部分，具有優(yōu)異的性能，在許多方面都得到了廣泛的應(yīng)用，是八大合成膠粘劑中的重要品種之一。

聚氨酯膠粘劑具有優(yōu)異的抗沖擊特性和抗剪切強度，適用于各種結(jié)構(gòu)性粘合領(lǐng)域，并具備優(yōu)異的柔韌特性。聚氨酯膠粘粘劑具備優(yōu)異的橡膠特性，能適應(yīng)不同熱膨脹系數(shù)基材的粘合，它在基材之間形成具有軟-硬過渡層，不僅粘接力強，同時還具有優(yōu)異的緩沖、減震功能。 聚氨酯膠粘粘劑的低溫和超低溫性能超過所有其他類型的膠粘劑。

水性聚氨酯膠粘劑具有低VOC含量、低或無環(huán)境污染、不燃等特點，是聚氨酯膠粘劑的發(fā)展方向。

此外，聚氨酯膠粘劑還具有韌性可調(diào)節(jié)、粘合工藝簡便、耐低溫性能以及優(yōu)良的穩(wěn)定性等等特性。正是由于聚氨酯膠粘劑這種優(yōu)良的粘接性能和對多種基材的粘接適應(yīng)性，使其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，在國內(nèi)外近年來成為發(fā)展快的膠粘劑。

二、聚氨酯膠粘劑應(yīng)用  

1、鞋用聚氨酯膠粘劑  

我國是一個制鞋大國，鞋用膠粘劑的發(fā)展經(jīng)歷3代后，隨著全球性環(huán)保意識的提高，以及石油危機的加劇，促使第4代環(huán)保無溶劑型和水基型鞋用粘膠劑的出現(xiàn)。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(zhì)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(fā)出具有結(jié)晶度高、結(jié)晶速度快、內(nèi)聚強度大和剝離強度較理想的聚氨酯鞋用膠粘劑。

2、汽車用聚氨酯膠粘劑

在汽車上應(yīng)用廣泛的聚氨酯膠粘劑主要有裝配擋風(fēng)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(fù)合材料的結(jié)構(gòu)膠粘劑、內(nèi)裝件用雙組分聚氨酯膠粘劑及水性聚氨酯膠等。汽車內(nèi)飾件也是膠粘劑用量增長的一個領(lǐng)域。汽車上應(yīng)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(shù)水性聚氨酯是線性熱塑性聚氨酯，由于其涂膜沒有交聯(lián)，分子質(zhì)量較低，因而耐水性、耐溶劑性、膠膜強度等性能還較差，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(shè)備，容易混合在一起，具有良好的粘附性能。

3、建筑用聚氨酯膠粘劑

聚氨酯膠粘劑除具有無毒、使用方便等優(yōu)點，還具有其它膠粘劑無法比擬的優(yōu)點，即優(yōu)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(yīng)用中發(fā)揮著重要作用。廣泛應(yīng)用于彈性橡膠地墊、硬質(zhì)橡膠地磚和鋪設(shè)塑膠跑道運動場中。新型雙組分聚氨酯膠粘劑突破傳統(tǒng)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(xiàn)出優(yōu)異的性能，粘接牢固且不易產(chǎn)生形變，而且室溫可調(diào)固化速度，使該聚氨酯膠在使用上方便易行，應(yīng)用廣泛。聚氨酯膠粘劑在建筑用PVC材料粘接，夾心板生產(chǎn)以及建筑防水涂料中都得到廣泛使用。

4、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(yōu)于木材本身。膠粘劑用量的多少，已成為衡量木材工業(yè)技術(shù)發(fā)展水平的標志。木工行業(yè)使用的單組分濕氣固化聚氨酯膠粘劑是液態(tài)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(xiàn)出的干、濕強度均要好于酚醛膠粘劑。

5、包裝用聚氨酯膠粘劑

軟包裝又稱軟罐頭，以其輕質(zhì)方便、保鮮期長、衛(wèi)生、易貯存運輸、易拆開、垃圾量少及貨架效應(yīng)良好等獨特的綜合性能，現(xiàn)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(yōu)異的性能，可將不同性質(zhì)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(fù)合薄膜。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。

   6、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(yīng)用已經(jīng)獲得了迅猛發(fā)展。其原因主要是低價平裝書生產(chǎn)有了驚人的增長，與此同時產(chǎn)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(nèi)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(chǎn)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(fù)熔化使用，產(chǎn)品利用率高，具有更廣闊的應(yīng)用前景。

  7、其它

聚氨酯膠粘劑由于其優(yōu)異的粘接特性，在航天器材的粘接、文物保護與修復(fù)、軍工產(chǎn)業(yè)、文具用品、醫(yī)療衛(wèi)生等方面發(fā)揮越來越重要的作用。  聚氨酯膠粘劑以其優(yōu)異的性能廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)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(yè)正向適應(yīng)環(huán)境保護、安全衛(wèi)生、資源回收等方向發(fā)展。隨著聚氨酯用途的逐漸拓展和我國人民環(huán)保意識的不斷增強，我國聚氨酯膠粘劑工業(yè)也顯示了較快的增長勢頭，技術(shù)開發(fā)也取得了很大的進展。  

1.主要應(yīng)用優(yōu)勢

在書本裝訂應(yīng)用方面，與傳統(tǒng)EVA熱熔膠相比，PUR熱熔膠具有快速固化、使用簡便、施膠溫度較低、耐沖擊耐疲勞、翻平性好、經(jīng)久耐用、粘接力強、環(huán)保等優(yōu)勢。

對印后書本裝訂而言，PUR熱熔膠6小時后即可達到普通EVA熱熔膠釘裝的強度，而48小時后則可達到很強的粘接效果。紙張的涂布以及油墨、清漆涂層、UV固化層、塑料薄膜等表面性質(zhì)差異大的材料，都不會對PUR熱熔膠的裝訂性質(zhì)造成很大的影響，相比于傳統(tǒng)的EVA膠粘劑，成品功能性測試(如書本拉頁、揭頁測試)結(jié)果會高出60％以上。傳統(tǒng)的EVA熱熔膠書本裝訂施膠溫度約為160-180℃，PUR熱熔膠施膠溫度較低，只需120-150℃，非常適合于對高溫敏感、易變型材質(zhì)的應(yīng)用，既可以節(jié)約能耗，并且可增加工人的操作安全性。對于厚度較大平裝書，傳統(tǒng)的EVA熱熔膠對書籍需要鎖線加工，而PUR熱熔膠可以減少此工序，節(jié)約成本，縮短生產(chǎn)貨期。PUR熱熔膠膠層柔軟，可使書籍的翻閱與折合極為方便，作為網(wǎng)狀交聯(lián)化合物，它耐沖擊振動、耐疲勞表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，對于一些長期使用的書籍如參考書、手冊、教課書、烹飪書等所要求書本的翻平性(將書籍翻開的程度)，PUR熱熔膠裝訂無疑是很好的選擇。由于PUR熱熔膠化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)使得具有高的耐熱性、耐低溫性、耐溶劑性、耐水性等優(yōu)異的粘合性能，對于一些長期保存的書籍如寫真集、圖片年鑒、高檔的文物字畫、圣經(jīng)書籍等，PUR熱熔膠能完全滿足這些書籍的要求。PUR熱熔膠具有很佳的粘接力，用膠量比傳統(tǒng)的EVA熱熔膠少約50％或更少。EVA熱熔膠要達到一定的強度(書背施膠厚度根據(jù)紙張情況和書本的不同厚度)膠層控制在0.6～2mm之間。在相同情況下 PUR膠層可不分書本厚薄不分紙張情況，一般在0.3 mm左右就可達到同EVA熱熔膠一樣的強度。PUR熱熔膠組成中不含溶劑，固化過程不會造成揮發(fā)性溶劑的污染，為環(huán)保型膠粘劑未來的發(fā)展目標。

2.主要應(yīng)用缺點

盡管聚氨酯熱熔膠的性能特點非常突出，但目前仍存在一些技術(shù)問題需要解決，如：降低熔融溫度和熔融粘度；提高初粘力；增強產(chǎn)品的柔韌性、耐熱性和阻燃性等。PUR熱熔膠操作性、操作工藝比傳統(tǒng)EVA膠粘劑要求更高，要盡量避免膠粘劑與空氣中的水分接觸，因此預(yù)熱熔膠箱內(nèi)應(yīng)有氮氣作保護。由于PUR熱熔膠釘裝施膠量可以同比EVA熱熔膠少，對機臺運行穩(wěn)定性要求比較高。PUR熱熔膠加熱使用過程中，可能產(chǎn)生少量有害刺激氣體(異氰酸鹽)揮發(fā)，對熔膠溫度控制、通風(fēng)系統(tǒng)要求高。當(dāng)PUR熱熔膠熔解施膠冷卻發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)固化后，不可以重新加熱熔融再次使用，而EVA熱熔膠作為可塑性樹脂可以反復(fù)加熱使用。

三、書本裝訂用聚氨酯熱熔膠的發(fā)展趨勢

聚氨酯EVA熱熔膠膜自20世紀30年代研究成功以來，到2007年聚氨酯熱熔膠市場需求年平均增長率達到11％以上，成為繼水性膠粘劑、EVA熱熔膠粘劑第三增長最快的膠粘劑。

高速發(fā)展的今天，追求更高的生產(chǎn)效能、安全性。顯然第三代的PUR熱熔膠仍然未能滿足生產(chǎn)的需要。一些國際知名的大公司，為縮短PUR熱熔膠固化時間做出不斷的努力。“UV紫外線加濕氣”雙固化的PUR熱熔膠的概念被提出，并開始批量用于實際生產(chǎn)中。這種熱熔膠是在合成生產(chǎn)的過程中，在PUR分子鏈上接枝一些能與UV反應(yīng)的單體成分。當(dāng)書本施膠后，利用在裝訂設(shè)備上安裝的UV能量燈，引發(fā)PUR熱熔膠內(nèi)的UV單體成分發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，令PUR熱熔膠初步得到固化，然后再與空氣水分進一步發(fā)生反應(yīng)直到完全固化。這種PUR熱熔膠可以配合設(shè)備聯(lián)機生產(chǎn)、切書邊操作，在3分鐘內(nèi)固化程度達到滿意效果，與普通EVA熱熔膠固化速度相當(dāng)，甚至，此類型的PUR熱熔膠也可以適用于圓脊裝訂書的裝訂上。目前，由于此類膠粘劑價格比較貴，仍然未能推廣應(yīng)用。但相信不久的將來，技術(shù)的進步，工藝的成熟，必將帶給人們更便宜、質(zhì)量更高的新型PUR熱熔膠。

對用于書本裝訂的PUR熱熔膠發(fā)展也十分迅速。自80年代末90年代初，一代PUR熱熔膠開始使用于書本裝訂，但當(dāng)時書本施膠后三到六天才達到很佳性能，才可進行書本切邊、后加工和運輸?shù)龋窒抻诋?dāng)時的合成技術(shù)，在熔膠操作過程中，較大量的異味(MDI、TDI)殘留異氰酸酯單體揮發(fā)，對操作工人刺激比較大。到了90年代中后期，第二代PUR熱熔膠固化速度縮短到三天，異氰酸酯殘留單體得到有效的控制。踏入21世紀，第三代的濕氣固化聚氨酯PUR熱熔膠得到進一步的完善，書本施膠裝訂后30分鐘可以切書邊，6-16小時內(nèi)得到固化，達到很佳的粘接效果。

隨社會的進步，人們對文化享受、品味追求越來越高，書本、讀物、雜志等趨向時尚性、個性化、耐用性、耐收藏性、翻平性、安全性更高的檔次。到目前為止，要符合人們的需求，PUR熱熔膠裝訂技術(shù)是一個好的選擇。可以預(yù)測的是，降低PUR熱熔膠的價格，提高PUR的易使用性能，擴寬適用性至裝訂工藝是PUR推廣使用的重要的關(guān)鍵所在。