第2篇 胶黏剂_d.pdf

五、聚氨酯胶黏剂 聚氨酯(PU)胶黏剂是指在分子链中含有 氨基甲酸酯基团(—NHCOO—)和/或异 氰酸酯基(—NCO)的胶黏剂。 异氰酸酯的结构： 1937年，德国化学家Otto Bayer首次利 用异氰酸酯与多元醇类化合物制得聚氨 酯树脂。 O R NCO + R OH R NH C OR 第二次世界大战期间，德国拜耳公司用 4,4’,4’’—三苯基甲烷三异氰酸酯胶接金 属和合成橡胶获得成功，应用于坦克的 履带上。 11·15上海静安区高 层住宅大火 58人死亡，71人受 伤送医，50余人失 踪 聚氨酯泡沫保温材料 异氰酸酯的毒害作用 博帕尔事件：1984年12月3 日，印度， 博帕尔市，甲基异氰酸酯(农药原料)泄 漏，2.5万人直接致死，55万人间接致死， 20多万人永久残废。 防护措施？ 优点： • 含有极性很强、化学活泼性很高的异氰 酸酯基和氨酯基，有优良的化学胶接力 • 调节树脂的配方(结构,比例)可控制胶 黏剂的硬度和伸长率 • 操作性能好(固化条件多样) • 固化属于加聚反应，没有副产物产生， 胶合层不易产生缺陷 • 低温性能优良，超过所有其他类型胶黏 剂，胶合层可在-253 ℃下使用 • 良好的耐磨、耐水、耐油、耐溶剂、耐 化学药品、耐臭氧及防霉菌等性能 缺点： • 异氰酸酯单体毒性大，易水解；制造、 施工要求高 • 耐热性不好；高温、高湿下易水解而降 低胶合强度 • 内聚强度不很高，多用做非结构胶 适用范围： • 木材、皮革、织物、纸张、陶瓷 • 金属、玻璃、橡胶、塑料 • 部分非极性材料(聚苯乙烯，人造橡胶) 1.聚氨酯的合成与交联反应机理 • 异氰酸酯基（—N=C=O ）是一个高度 的不饱和基，反应活性很高，很容易 进行加成反应 • 亲核试剂(醇类、酚类、胺类、酸类、 水以及次甲基化合物) 很容易向异氰 酸酯基的中心碳原子进攻而完成加成 反应 • 从键能的角度看，N=C的键能小于 C=O的键能，一般加成反应都发生在 碳氮之间的位置上。 • 理论上讲，异氰酸酯能与任何含活泼 氢的物质发生反应，反应呈现多样性。 • 对聚氨酯胶黏剂较有意义的反应主要 是与含羟基化合物、含胺基化合物及 水的反应。 a.异氰酸酯与羟基化合物的反应 异氰酸酯与羟基化合物(聚醚多元醇、聚 酯多元醇等)反应生成氨基甲酸酯。 O R NCO + R OH R NH C OR b.异氰酸酯与氨基化合物的反应 异氰酸酯与氨基化合物(胺类、脲、酰胺 等)反应形成脲键。 O R NCO + R NH2 R NH C NH R 多异氰酸酯和胺类反应速度很快，这是 胺类化合物作为聚氨酯胶黏剂固化剂的 化学基础。 c.异氰酸酯与水反应 异氰酸酯与水反应先生成不稳定的氨基 甲酸，氨基甲酸分解成胺和二氧化碳。 在过量异氰酸酯存在下，进一步反应生 成取代脲 O R NCO + H O R NH C OH R NH2 + CO2 2 O R NCO + R NH2 R NH C NH R • 此反应是聚氨酯预聚体湿固化胶黏剂 的基础。 • 对于木材胶接，适