聚氨酯（PU）膠黏劑是分子鏈中含有氨酯基（―NHCOO―）和/或異氰酸酯（―NCO）類的膠黏劑。聚氨酯膠黏劑由于性能優(yōu)越，在國民經(jīng)濟(jì)中得到廣泛應(yīng)用，是八大合成膠黏劑中的重要品種之一。

1940年德國法本公司（1.G.Farben,Bayer公司的前身）的研究人員發(fā)現(xiàn)異氰酸酯具有特殊的粘合性能，并將三苯甲基玩-4,4′，4″-三異氰酸酯成功的用于金屬與丁納橡膠的粘接，在第二次世界大戰(zhàn)中使用到坦克覆帶上。20世紀(jì)50年代以后，Bayer公司開發(fā)了Desmodurs系列（二異氰酸酯和多異氰酸酯）和Desmophens系列（低分子量端羥基聚酯多元醇）。按一定量的Desmodur和Desmophen可配置成Polystal系列商品（雙組分溶劑聚氨酯膠黏劑）。Polystal系列雙組分聚氨酯膠黏劑具有可低溫固化、粘合強(qiáng)度好以及耐水、耐溶劑、耐低溫等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)時(shí)最好的膠黏劑，為日后聚氨酯膠黏劑工業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

美國于第二次世界大戰(zhàn)后開始學(xué)習(xí)德國的聚氨酯工藝，1953年引進(jìn)了聚氨酯交聯(lián)技術(shù)，同時(shí)開發(fā)以蓖麻油和聚醚多元醇為原料的聚氨酯交聯(lián)劑，美國B.F.Goodrich公司也開發(fā)了聚氨酯熱塑性聚氨酯交聯(lián)劑。1968年Goodyear公司開發(fā)了無溶劑型聚氨酯結(jié)構(gòu)膠粘劑“Pliogrip”，成功的應(yīng)用于汽車玻璃纖維增強(qiáng)塑料（FRP）部件的粘接。1978年又開發(fā)了單組分濕固化型聚氨酯交聯(lián)劑，并開始在汽車工業(yè)與建筑部門應(yīng)用。1984年美國市場上又出現(xiàn)了的反應(yīng)型熱熔聚氨酯膠黏劑，解決了聚氨酯交聯(lián)劑使用的公害問題。

日本于1954年引進(jìn)德國和美國的聚氨酯技術(shù)，1960年生產(chǎn)聚氨酯材料，1966年開始生產(chǎn)聚氨酯交聯(lián)劑。1975年日本光洋公司開發(fā)成功“乙烯類聚氨酯”水性交聯(lián)劑，并于1981年投入工業(yè)化生產(chǎn)。目前日本聚氨酯膠粘劑1研究與生產(chǎn)十分活躍，并于美國.西歐一起成為聚氨酯生產(chǎn).出口大國。

我國大連染料廠于1956年最早研制并生產(chǎn)三苯甲基烷三異氰酸酯（列可納膠），牌號定為JQ-1，很快又生產(chǎn)了甲苯二異氰酸酯（TDI），為我國聚氨酯工業(yè)打下了基礎(chǔ)。上海合成樹脂研究所首先研究成功雙組分溶劑型聚氨酯膠黏劑，后由上海新光化工廠將該膠的制備工藝進(jìn)行改進(jìn)，于1966年開始投入生產(chǎn)，牌號定為鐵錨-101，至今仍為我國聚氨酯膠粘劑中產(chǎn)量最大的品種。20世紀(jì)80年代以來，各工業(yè)部門陸續(xù)從國外引進(jìn)許多先進(jìn)的生產(chǎn)線和產(chǎn)品，其中需要大量進(jìn)口的聚氨酯膠黏劑與其配套，因此，促進(jìn)了國內(nèi)研究單位加速聚氨酯膠黏劑的開發(fā)，特別是在1986年以后，我國聚氨酯工業(yè)進(jìn)入迅速發(fā)展時(shí)期，1994年國家正式批準(zhǔn)成立“中國聚氨酯工業(yè)協(xié)會”，下設(shè)“聚氨酯膠黏劑委員會”，該委員會業(yè)已成為全國聚氨酯膠黏劑技術(shù)與信息交流中心。

7.1.2聚氨酯膠黏劑的特性

聚氨酯膠黏劑分多異氰酸酯和聚氨酯兩大類，其特性綜合如下。

1.                  聚氨酯膠黏劑中含有很強(qiáng)極性和化學(xué)活潑性的異氰酸酯基（NCO）和氨酯基（―NHCOO―），與含有活潑氫的材料，如泡沫塑料、木材、皮革、織物、紙張、陶瓷等多孔材料和金屬、玻璃、橡膠、塑料等表面光潔的材料都有著優(yōu)良的化學(xué)粘合力。而聚氨酯與被粘合材料之間產(chǎn)生的氫鍵作用使分子內(nèi)力增強(qiáng)，會使粘合更加牢固。

2.                  調(diào)節(jié)聚氨酯樹脂的配方可控制分子鏈中的軟段與硬段比例以及結(jié)構(gòu)，制成不同硬度和伸長率的膠黏劑。其粘合層從柔性到剛性可任意調(diào)節(jié)，從而滿足不同材料的粘接。

3.                  聚氨酯交聯(lián)劑可加熱固化，也可以室溫固化。粘合工藝簡便。操作性能良好。

4.                  聚氨酯膠黏劑固化時(shí)沒有副反應(yīng)產(chǎn)生，因此不易使粘合層產(chǎn)生缺陷。

5.                  多異氰酸酯膠黏劑能溶于幾乎所有的有機(jī)原料中，而且異氰酸酯的分子體積小，易擴(kuò)散，因此多異氰酸酯膠黏劑能滲入被粘材料中，從而提高粘附力。

6.                  多異氰酸酯膠黏劑粘接橡膠和金屬時(shí)，不但粘合牢固，而且能使橡膠與金屬之間形成軟-硬過渡層，因此這種粘合內(nèi)應(yīng)力小，能產(chǎn)生更優(yōu)良的耐疲勞性能。

7.                  聚氨酯膠黏劑的低溫和超低溫性能超過所有其它類型的膠黏劑。其粘合層可在―196℃（液氮溫度），甚至在―253℃（液氫溫度）下使用。

8.                  聚氨酯膠黏劑具有良好的耐磨、耐水、耐油、耐溶劑、耐化學(xué)藥品、耐臭氧以及耐細(xì)菌等性能。

聚氨酯膠黏劑的缺點(diǎn)是在高溫.高溫下易水解而降低粘合溫度。

7.1.3聚氨酯膠黏劑市場情況

7.1.3.1國外市場發(fā)展動態(tài)

目前主要國家聚氨酯膠黏劑的年總產(chǎn)量估計(jì)為20萬t，20世紀(jì)80年代起是國外聚氨酯膠黏劑應(yīng)用大發(fā)展時(shí)期，歐洲、美國、日本等發(fā)達(dá)國家都很重視應(yīng)用領(lǐng)域的開發(fā)。

歐洲（主要是德、法、英三國）聚氨酯膠黏劑1988年產(chǎn)量為6.85萬t，1993年為7.2萬t；聚氨酯密封劑市場銷售量為1.5萬t，1993年增長到1.9萬t。年均增長率分別為1%和5%。生產(chǎn)聚氨酯膠黏劑的主要廠家有15個(gè)。

美國聚氨酯膠黏劑1990年消耗量為4.6萬t(100%固含量計(jì))，1995年達(dá)5.9萬t，平均年增長率為4.8%，預(yù)計(jì)2000年將達(dá)7.3萬t。聚氨酯密封膠1990年產(chǎn)量為2.8萬t，銷售額為1.24億美元。美國聚氨酯膠黏劑生產(chǎn)廠家有115家，其中專業(yè)生產(chǎn)廠家有15個(gè)。主要消費(fèi)市場是紡織、木材、包裝。其中紡織與木材工業(yè)上的應(yīng)用發(fā)展最快，紡織用膠黏劑幾乎占聚氨酯膠黏劑總量的1/2，主要用作地毯背襯膠黏劑。

日本聚氨酯膠黏劑1980年產(chǎn)量為5805t，1990年達(dá)3.3萬t，平均年增長率為20%。據(jù)最近報(bào)道，日本生產(chǎn)的聚氨酯膠黏劑一半是用于食品包裝復(fù)合薄膜，其次為制鞋與木材工業(yè)。聚氨酯密封膠1988年產(chǎn)量為2.3萬t，1990年達(dá)2.8萬t。日本聚氨酯膠黏劑生產(chǎn)廠家有34個(gè)。1980~1990年日本聚氨酯膠黏劑的產(chǎn)量與增長率見表7-1.

目前世界膠黏劑年總產(chǎn)量約為1000萬t，而聚氨酯膠黏劑僅有20萬t，因此聚氨酯膠黏劑是正在發(fā)展中的一類膠黏劑。

7.1.3.2 國內(nèi)市場發(fā)展動態(tài)

我國聚氨酯膠黏劑產(chǎn)品于20世紀(jì)70年代投產(chǎn)，當(dāng)時(shí)的產(chǎn)品為單組分、雙組分溶劑型膠黏劑，品種也只有10多個(gè)，產(chǎn)量數(shù)百t。主要應(yīng)用于絕緣涂層、塑料膜、文體用品粘接和鞋修補(bǔ)等。20世紀(jì)80年代，隨著改革開放政策的深入實(shí)施，各工業(yè)部門先后引進(jìn)較多的裝配生產(chǎn)線，刺激了各研究單位和生產(chǎn)廠投入力量研制和生產(chǎn)相應(yīng)的聚氨酯膠黏劑。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國聚氨酯膠黏劑產(chǎn)量從1984年的1252t發(fā)展到1992年的1.2萬t、1993年的1.4~1.6萬t，其發(fā)展速度相當(dāng)驚人，平均年增長近30%，“九五”期間預(yù)計(jì)以15%左右的增長率增長，到2000年產(chǎn)量將達(dá)5.5萬t左右。中國聚氨酯膠劑的年生產(chǎn)量見表7-2.

 

據(jù)中國聚氨酯工業(yè)協(xié)會的調(diào)差。“九五”計(jì)劃末對聚氨酯膠黏劑的需求量可達(dá)5.3~6.0萬t，屆時(shí)國內(nèi)產(chǎn)品只能滿足60%~70%的需求量。應(yīng)用部門包括：建筑業(yè)、高速公路、飛機(jī)跑道嵌縫材料、高層建筑玻璃密封材料等需2萬t，制鞋需0.6~0.9萬t，磁帶工業(yè)需0.14萬t；復(fù)合薄膜需0.6~0.9萬t，人造革需1.64萬t，水分解液及其它品種需0.3萬t。

目前國內(nèi)從事聚氨酯膠黏劑、密封劑的單位不下70家，產(chǎn)品品種估計(jì)近100種，其中90%為溶劑型聚氨酯膠黏劑。