光/湿双固化聚氨酯胶粘剂

光/湿双固化聚氨酯胶粘剂

蔡海元，朱成伟，林中祥*

（南京林业大学化学工程学院，江苏 南京 210037）

1.        定义与应用

        光/湿双固化聚氨酯胶粘剂是指以聚氨酯预聚体为主体，同时含有光引发固化和湿固化行为的聚氨酯胶粘剂，因为光引发固化反应比湿固化反应要快速高效，两种固化行为是分阶段进行的，所以表现出双重固化。

       光/湿双固化系统多见用于书本装订，人造革的复合，保型涂料，共性披覆，等方面，光固化部分常见有阳离子型和自由基型，湿固化部分常见有硅氧烷型和异氰酸酯型，本研究组研究的胶粘剂是自由基与异氰酸酯型的。该类型多用于书本装订与人造革复合，书本装订胶的应用是基于，上胶的熔融粘度要求小，初粘强度要求大，在光照有达到的强度可以保证书本的移动过程中不出现纸张的位移与脱离，应用方法是上胶后进行紫外照射，在进行后续的湿固化。人造革复合上的应用见于一篇日本专利，要求基本同上，应用方法是上胶于一种基材上，进行紫外固化，后压上第二种基材，再进行后续的湿固化。本研究组的光湿固化胶黏剂则运用于PET薄膜或片材，板材，自身的粘结，或者PET与复合布的复合。

2.        优缺点

       与自由基型光固化无影胶相比，具有更高的最终强度，可以适应复杂形状的基材，可以拥有更厚的胶层，更好的内聚强度，附着力。当然因为有后续湿固化的过程，达到最终强度的时间较长，可以通过湿固化催化剂来缩短固化时间。

      与湿固化反应型聚氨酯热熔胶相比，可以达到更小的熔融粘度，光照之后缺有更大的初始强度，基材间不易有位移，脱离。以此来达到很短时间内进行快速定位。当然，因为双固化之间的相互影响，可能使最终强度低于湿固化反应型热熔胶，也可能会有更长时间的湿固化过程。

当然也具有环保，高效，经济，节约等优点。

3.        组成成分及性状

        主要成分有：端异氰酸根聚氨酯预聚体，聚氨酯丙烯酸酯预聚体，环氧树脂，环氧树脂丙烯酸酯，端硅氧烷聚氨酯预聚体，活性稀释剂，催化剂，光引发剂，光引发助剂，硅烷偶联剂，填料，等。

        本研究组制得的光湿双固化聚氨酯胶黏剂是以上三种或三种以上组分的配合物。

        低温下是白色硬或软固体，高温下是透明或略雾浊状粘稠液体，由配方和需求而定。固化后为透明或略雾浊胶膜。

4.        工艺

       工艺1：可以将端异氰酸根聚氨酯预聚体与聚氨酯丙烯酸酯，丙烯酸酯单体混合，以此为主题，再配以一种或多种光引发剂。尽管丙烯酸酯单体和聚氨酯丙烯酸酯的自由基固化体系与异氰酸酯缩聚体系间并无化学反应发生，但由于半互穿网络结构的形成，得到的产物具有优异的性能。产物主体是：

OCN-R1-NCO  +  C=C-R2-C=C

R1：树脂主链（聚酯，聚醚），氨基甲酸酯

R2：树脂主链（聚酯，聚醚），氨基甲酸酯，或烷基，芳基

        工艺2：可以将端异氰酸根的聚氨酯预聚体与HEA，HEMA，HPMA之类的丙烯酸羟基酯反应，用C=C来进行部分封端，以此来达到产物中既含有异氰酸根的缩聚体系，又含有丙烯酸酯自由基固化体系。

OCN-R1-NCO  +  C=C-R2-C=C  +  OCN-R3-C=C

R1：树脂主链（聚酯，聚醚），氨基甲酸酯

R2，R3：树脂主链（聚酯，聚醚），氨基甲酸酯，或烷基，芳基

     

        工艺3：通过一系列的反应，使得产物大分子的两端同时含有C=C和-NCO基团，再配以小料，达到所需要的性能。

R：树脂主链（聚酯，聚醚），氨基甲酸酯，或烷基，芳基

5.        涂胶及固化方式

       上述工艺1与工艺2可以涂于基材上，在覆上另外的基材，将透明部分向上，过紫外光机，获得一定的强度，后再进行湿固化，置于空气中即可。也可以涂于一种基材上，经过紫外光机固化，后再覆上另外的基材，压合，既有一定的强度，再进行湿固化，置于空气中即可。这两种工艺的固化条件是光固化和湿固化必须都进行，才能完全固化，缺一不可，两种涂胶方式对应的胶黏剂应该据有不同的光固化/湿固化比例。可根据具体需求进行配方调节。

       上述工艺2则应涂于基材上，再覆上另外的基材，将透明部分向上，过紫外光机，获得很大的强度，后再进行湿固化，置于空气中即可。这种工艺的固化条件只需要进行光固化或湿固化中的一种或两种，既可以完全固化。可以适应复杂形状的基材。

       目前本课题组正在开展此胶种的新产品开发工作。