聚氨酯黏合剂及其应用
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发表时间：2022/8/17 4:42:23
“黏合剂”属于胶黏剂范畴，属于胶黏剂的一类特殊应用领域，是指能把一种或几种粉状、碎块或碎片状、纤维状基材结合起来，固化而成为整体的物质。而胶黏剂是用于粘接两种或两种以上较大基材的液状物质，相当于英语中的“adhesive”、日语中的“接着剂”。用黏合剂把碎基材结合起来的过程，可称为黏结。
黏合剂与粉状物质混合，可以制成涂料或涂层剂使用。聚氨酯涂料已经有专门的介绍，本节主要介绍聚氨酯在一些特殊领域的应用。
一、磁带黏合剂的制备
PU在磁性涂层中作黏合剂使用，可以说有两个方面。
聚氨酯树脂（一般是TPU，或聚酯等低聚物多元醇与二异氰酸酯的混合物）单独或与其他树脂并用，溶于溶剂作为磁带黏合剂主成分。由于PU黏合剂与多种树脂共混性良好，磁粉在树脂溶液中能良好地分散，与各种基材粘接性优良，且制得的磁性涂层耐磨性、耐久性优良，特别是柔韧性优，绝大多数磁性涂层配方中含PU。大多数用于磁性涂层的PU黏合剂为热塑性聚氨酯（TPU），具有优良的机械强度、弹性模量。用于磁性涂层黏合剂的TPU树脂与用作鞋用胶等的TPU树脂不通用，一般需要特别制备。用含侧甲基的聚酯制得的TPU具有较好的性能。如果PU含磺酸盐基团，会改善对磁粉的分散能力。
并且，大多数磁性涂料配方采用多异氰酸酯作为黏合剂的交联组分，即组成双组分型磁性涂料。双组分磁性涂层使用时有适用期限制，但制得的磁记录材料耐热性、耐久性比不用交联剂的单组分优。 在磁带涂层中，除了聚氨酯树脂外，还可以有其他树脂，例如环氧树脂、硝基纤维素、氯乙烯-乙酸乙烯-乙烯醇共聚物其中的1～2种。
下面介绍几则磁性涂层配方。
【实例】
一个磁带涂层的配方为：γ-Fe2O3100份，PU树脂25份，多异氰酸酯交联剂Coronate L3份，甲乙酮、甲基异丁酮等溶剂若干。
PU树脂由以HOCH2CH2C（SO3Na）（CH3）CH2CH2OH为起始剂的聚ε-己内酯（Mw=2000）10份、聚己二酸己二醇酯二醇（Mw=2000）100份、MDI 24.8份和催化剂Dabco 0.02份制得。该树脂含离子基团，改善了对磁粉的分散能力。
含磺酸盐的PU树脂还可以通过下面方法合成：由己二酸、1，4-丁二醇及5-磺酸钠-间苯二甲酸二乙二醇酯的乙二醇溶液制备含—SO3Na基团的聚酯二醇，再与新戊二醇混合后与MDI混合均匀，倒在PTFE板上，在烘箱内于110～120℃下后固化6～8h。
有一些专利报道了辐射固化型磁性涂料，含不饱和键的改性PU黏合剂在基膜上涂布成一薄层，适合于电子束辐射固化。大多数情况为由丙烯酸改性的聚氨酯树脂组成黏合剂树脂成分，有时还加有多官能度的交联剂。TPU树脂一般为聚酯型，也有少量用聚醚为原料的。
有人采用聚氨酯黏合剂在涂有磁性涂层的磁带背面涂上一层涂层，以提高磁带的耐磨性，并获得良好的摩擦系数。此涂层由PU黏合剂（TPU树脂和多异氰酸酯交联剂）和非磁性的粉末如碳酸钙组成。
二、聚氨酯油墨黏合剂
印刷油墨由色料（无机或有机颜料、染料等）、载色剂（或称展色料即vehicle、黏合剂即binder）、添加剂等为主要组成成分。聚氨酯树脂的柔韧性、粘接性、对颜料的分散性都很优异，因而可用作塑料或金属材质表面的照相凹版及网版印刷油墨的黏合剂。
对油墨用的PU树脂应具有以下几方面的要求：
①最基本的是可溶性，考虑到与颜料、其他树脂的相容性及适应油墨对溶剂挥发性等方面的要求，PU树脂应能溶于醇（异丙醇）或含醇的混合溶剂，这就要求聚氨酯树脂的分子量不能太高，而大多数PU树脂是不能溶于异丙醇及含醇的混合溶剂的；
②干燥的树脂表面无黏性；
③PU树脂溶于混合溶剂而成的PU黏合剂的黏度应较低，而成膜后其强度应较高；
④黏合剂对光滑表面的基材要有良好的粘接性，因而一般不能采用结晶性TPU树脂。
油墨黏合剂所用的PU树脂一般由聚酯或聚醚多元醇、脂环族二异氰酸酯及二元胺/二元醇扩链剂制备，分子量约数万，为了能溶于醇，并提高膜强度、与塑料或其他基材的粘接性及颜料的分散性，一般在PU树脂中引入了脲键，即形成聚氨酯-脲树脂（PUU）。油墨用的聚氨酯黏合剂以单组分居多，也可以加少量多异氰酸酯交联剂。
日本三洋化成株式会社开发的一种油墨黏合剂（展色剂）用PU树脂，是由PBA聚酯（Mw=1500）、IPDI、IPDA及二乙醇胺制得，其软化点为120℃、Mw=27600、100%模量为3mPa。由于引入脲键和氨基，使分子间氢键作用力大大增加，提高了树脂的内聚强度及对薄膜的粘接力。由该树脂30份、二氧化钛50份及混合溶剂若干份制得的塑料薄膜印刷油墨对PP、PET及尼龙薄膜具有良好的印刷效果，印刷层耐热油脂、抗粘连。
又如由聚己二酸-（3-甲基-1，5-戊二醇）酯二醇0.5mol、聚四氢呋喃醚二醇（Mw=2000）0