复合材料的化学性质正在以极快的速度发生变化。快速变化的世界对新推出的产品提出了更复杂的要求。每一种新材料的进步和发展不仅要更好、价格更优惠，还要满足可持续发展的要求。由不同材料组合而成的所谓复合材料在这一发展中发挥了重要作用。在用于制造复合材料的热、机械和粘接技术中，粘接技术预计将在工业中发挥越来越重要的作用。粘接技术涉及使用粘合剂连接两个基材。

根据DIN EN 923，粘合剂被定义为:非金属;通过粘合和内聚起作用的粘合剂。胶粘剂可以是有机或无机化合物。有机和硅酮粘合剂可以物理硬化(热熔胶、含湿溶剂粘合剂、接触型、分散型、水性、压敏粘合剂和塑溶胶)或化学固化[聚合(超强力胶、甲基丙烯酸甲酯、不饱和聚酯、厌氧固化、辐射固化)、缩聚(酚醛树脂、硅酮、聚酰亚胺、双马来酰亚胺)和聚加成(环氧树脂、聚氨酯)]。

1968年，用于密封/粘合汽车前后挡风玻璃的湿固化聚氨酯(PUR)粘合剂“Sikaflex”和“Betaseal”的开发工作开始。1970年见证了聚氨酯化学的快速发展，广泛的1K和2K粘合剂配方，包括反应性PUR热熔胶。

活性PUR热熔胶是在室温下为固体，在~120°C的应用温度下成为相当高粘性液体的体系(高分子量，末端异氰酸酯基团的“可熔”聚氨酯)。典型的配方包括异氰酸酯(如亚甲基二(异氰酸苯酯))，结晶，非晶态，和/或液体多元醇，湿固化催化剂以及非活性添加剂。1这些组件中的每一个都可以适当调整，以获得所需的锅寿命，打开时间和绿色强度。反应性PUR热熔胶的初始粘结强度是由非反应性添加剂和预聚体的凝固在冷却时触发的，最终强度是通过热、湿或两者兼有的化学二次交联达到的。

尽管合成胶粘剂技术已经有将近一个世纪的历史了，但研究人员仍在根据市场需求和新的监管要求不断推进这项技术。本文重点介绍了粘合剂研究的最新进展，特别强调了聚氨酯热熔胶，特别是具有非常快的凝固速率的聚氨酯热熔胶，从而产生高绿色粘结强度。这些新型聚氨酯热熔胶是由传统的多异氰酸酯和专利多元醇的混合物设计的。

结果与讨论

在反应性热熔聚氨酯胶粘剂配方中，构建块，如异氰酸酯、聚醚、聚酯多元醇和其他专有多元醇，赋予每个配方其独特的特性。巴斯夫提供三种物理性能差异极大的PUR热熔胶。这三种胶粘剂都成功地为三种不同的独特工艺设计。介绍了这些胶粘剂的一些物理特性表1．

PUR热熔应用

顾名思义，PUR热熔液必须被加热以允许粘合剂流动。应用温度通常为110-133ºC，具体取决于配方和环境条件。应用设备可以是滚涂机或胶枪。使用辊式涂布机需要公式显示停留时间。停留时间是指PUR热熔液可以暴露在滚涂机上而不与大气水分发生反应的时间。相反，当使用胶枪时，反应性可以相当快，因为在应用前暴露在大气中的水分是最小的。初始黏附是第二阶段。这就是PUR热熔液快速凝固和绿色强度的地方。最后的治愈需要几天时间，但在最初的24小时后就完成了90% (图1）.2

PUR热熔固化化学

图2描述了从初始固化到最终热固性聚氨酯的合理反应机理。固化的顺序开始于水与终止于nco的PUR反应形成不稳定的氨基甲酸。氨基甲酸迅速释放CO2产生胺。胺与附加的nco端部PUR反应生成尿素。催化剂过多会导致CO过量2和泡沫聚氨酯降低拉伸和撕裂强度。尿素上的羰基被邻近的氢吸引，产生弱电键、结晶度和绿色强度。最后，尿素可与nco端部的PUR反应形成双缩脲。分子量增加，提供机械附着力和最终热固性聚氨酯。3.

绿色力量vs开放时间

绿色强度是PUR热熔胶与所有其他PUR胶粘剂的区别。固化前的直接粘接强度为绿色强度。它是一种内聚力，表现出对外力的抵抗力。4PUR热熔胶的绿色强度可以足够高，以至于基材不需要夹紧或机械连接在一起。打开时间是指粘合剂在使用后保持粘性的时间。一般情况下，熟化强度与开启时间是截然相反的，PUR热熔液由无定形液态转变为结晶固体的速度越快，熟化强度越大，开启时间越短。

胶粘剂的绿色强度和打开时间取决于聚合物的形态和用于将分子组合在一起的构建块，即PUR热熔胶的无定形与结晶性质。一些聚酯多元醇具有结晶性、绿色强度和附着力。聚醚多元醇通常是无定形性质，具有低温柔韧性和较低的粘度，允许粘合剂流动。如前所述，异氰酸酯是水分诱导固化所必需的(图3）.

在PUR热熔配方中使用不同的成分可以不同程度的绿色强度和打开时间。例如Elastotite®G 30001T的开启时间为几分钟，而Elastotite G 30008T在几秒钟内凝固。后一种胶粘剂具有较短的开放时间，使复合材料制造商在保持胶粘剂完整性的同时，拥有不间断的生产线。

物理测试

产生绿强度和最终固化性能的固化剖面可以分析和定性地测量。通过动态力学分析(DMA)、差示扫描量热法(DSC)和Instron拉伸测定胶粘剂性能的物理性能(机械、热等)。DMA和DSC方法都确定了玻璃化转变温度Tg，这是形成聚氨酯从无定形状态到结晶状态的温度。5化学家必须确定哪一种方法对特定配方的解析度最好。用DSC分析了低到高绿色强度的弹性体G 30001、4和8胶粘剂。DSC数据显示在图4，5而且6．正如预期的那样，所有胶粘剂在低温和室温下都表现出热事件，在~50℃时具有很强的熔融吸热事件。在每种情况下，吸热熔化事件可能对应于配方中的添加剂和/或固体聚酯多元醇。

本研究中获得的所有粘合剂的DMA数据显示了与DSC数据互补的观察结果。然而，从Instron剥离测试技术中获得了Elastotite胶粘剂最有用和最惊人的性能特征。数据显示在表2．数据表明，Elastotite G 30001T和Elastotite G 30004T胶粘剂配方显示出所制造复合材料的预期性能行为。然而，Elastotite G 30008T(含有巴斯夫专有多元醇)的新颖之处在于，在打开30秒和粘附2分钟后，剥离值显著提高。

结论

巴斯夫提供多种弹性胶黏剂产品，适用于各种工业应用，具有不同的使用寿命、开启时间和绿色强度。它们是由多异氰酸酯和专有多元醇混合物的反应产物制造的。Elastotite G 30001T和Elastotite G 30004T胶粘剂配方的Instron剥离数据显示了所制造的复合材料的预期性能。然而，Elastotite G 30008T(含有巴斯夫专有多元醇)的新颖之处在于，剥离值显著提高。

参考文献

1阿瓦贾，F.;吉尔伯特,m;凯利,g;狐狸b;和Pigram P.J.高分子科学进展，34,948,2009。

2钱伯斯;摩尔,t;胡贝尔,l;全反应性PU热熔胶具有性能优势，胶粘剂的年龄8月24日1998.