异氰酸酯胶黏剂的粘接条件与机理分析

一、固体材料粘接的核心条件
1.接触角尽可能小，实现完全润湿；
2.对基材表面进行必要处理，清除 “弱界面层” 并赋予适当粗糙度。
二、不同类型基材的粘接特性与原理
（一）金属、玻璃、陶瓷等高能表面材料的粘接
金属、玻璃、陶瓷等属于高能表面，表面含吸附水、羟基及其他极性基团，与异氰酸酯胶黏剂的作用机制包括：
1.异氰酸酯基与表面吸附水、羟基等活性点反应，形成共价键；
2.胶黏剂中的氨基甲酸酯基、取代脲基等极性基团与基材极性基团形成第二类化学键；
3.金属可与芳香族异氰酸酯的苯环形成配位键。

（二）橡胶、塑料等低表面能材料的粘接
橡胶和塑料表面需通过异氰酸酯胶黏剂的特殊作用实现粘接：
1.树脂中的溶剂对基材表面产生一定溶胀，异氰酸酯与湿气反应生成取代脲或缩二脲结构，加热固化后形成交联结构；
2.含羰基、酯基（如聚酯塑料）、酰胺基（如聚酰胺塑料）的塑料，或表面经氧化产生羰基、羟基的基材，其极性基团与胶黏剂极性基团相互作用，增强粘接效果。

（三）织物、木材等多孔性材料的粘接
织物、木材等多孔材料具有吸湿率且含极性基团，粘接机制表现为：
1.基材中的羟基和水与异氰酸酯基反应，形成牢固的氨酯基和脲基等化学键；
2.基材极性基团与胶黏剂极性基团形成氢键；
3.胶黏剂渗入多孔结构，形成机械粘接，进一步强化牢固性。
三、聚氨酯粘接机理总结
1.异氰酸酯基与基材活泼氢反应，形成化学键粘接；
2.异氰酸酯树脂与基材中含氮、氧的大极性基团形成氢键结合；
3.在多孔材料中通过胶黏剂渗入形成机械粘接；
4.在橡胶和部分塑料表面通过溶胀与交联形成过渡层粘接。

异氰酸酯化学键胶接机理示意图



异氰酸酯机械胶接（左）和过渡层胶接（右）机理示意图