影響聚氨酯膠粘劑性能的基本因素

聚氨酯制品品種繁多、形態(tài)各異，影響各種聚氨酯膠粘劑制品性能的因素很多，這些因素之間相互有一定的聯(lián)系。對于聚氨酯彈性體材料和泡沫塑料，性能的決定因素各不相同，但有一些共性。

1、基團的內(nèi)聚能

聚氨酯材料大多由聚酯、聚醚等長鏈多元醇與多異氰酸酯、擴鏈劑或交聯(lián)劑反應(yīng)而制成。聚氨酯的性能與其分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，而基團是分子的基本組成成分。通常，聚合物的各種性能，如機械強度、結(jié)晶度等與基團的內(nèi)聚能大小有關(guān)。聚氨酯分子中，除含有氨基甲酸酯基團外，不同的聚氨酯制品中還有酯基、醚基、脲基、脲基甲酸酯基、縮二脲、芳環(huán)及脂鏈等基團中的一種或多種。

酯基的內(nèi)聚能比脂肪烴和醚基的內(nèi)聚能高；脲基和氨基甲酸酯基的內(nèi)聚能高，極性強。因此聚酯型聚氨酯的強度高于聚醚型和聚烯烴型，聚氨酯-脲的內(nèi)聚力、黏附性及軟化點比聚氨酯的高。聚氨酯材料的結(jié)晶性、相分離程度等與大分子之間和分子內(nèi)聚能有關(guān)，這些與組成聚氨酯的軟段及硬段種類有關(guān)，也即與基團種類及密集程度有關(guān)。

2、氫鍵

氫鍵存在于含電負性較強的N原子、氧原子的基團和含H原子的基團之間，與基團內(nèi)聚能大小有關(guān)，硬段的氨基甲酸酯或脲基的極性強，氫鍵多存在于硬段之間。據(jù)報道，聚氨酯中的多種基團的亞氨基（NH）大部分能形成氫鍵，而其中大部分是NH與硬段中的羰基形成的，小部分與軟段中的醚氧基或酯羰基之間形成的。與分子內(nèi)化學(xué)鍵的鍵合力相比，氫鍵是一種物理吸引力，它比原子之間的鍵合力小得多，但大量氫鍵的存在，在極性聚合物中是影響性能的重要因素之一。氫鍵具有可逆性，在較低溫度，極性鏈段的緊密排列促使氫鍵形成；在較高溫度，鏈段接受能量而活動，氫鍵消失。氫鍵起物理交聯(lián)的作用，它可使聚氨酯彈性體具有較高的強度、耐磨性。氫鍵越多，分子間作用力越強，材料的強度越高。

3、結(jié)晶性

結(jié)構(gòu)規(guī)整、含極性及剛性基團多的線型聚氨酯，分子間氫鍵多，材料的結(jié)晶程度高，這影響聚氨酯的某些性能，如強度、耐溶劑性，聚氨酯材料的強度、硬度和軟化點隨結(jié)晶程度的增加而增加，伸長率和溶解性則降低。對于某些應(yīng)用，如單組分熱塑性聚氨酯膠黏劑，要求結(jié)晶快，以獲得初黏力。某些熱塑性聚氨酯彈性體因結(jié)晶性高而脫?？?。結(jié)晶聚合物經(jīng)常由于折射光的各向異性而不透明。

若在結(jié)晶性線型聚氨酯中引入少量支鏈或側(cè)基，則材料結(jié)晶性下降，交聯(lián)密度增加到一定程度，軟段失去結(jié)晶性，整個聚氨酯彈性體可由較堅硬的結(jié)晶態(tài)變?yōu)閺椥暂^好的無定形態(tài)。在材料被拉伸時，拉伸應(yīng)力使得軟段分子基團的規(guī)整性提高，結(jié)晶性增加，會提高材料的強度。硬段的極性越強，越有利于材料的結(jié)晶。

4、交聯(lián)度

分子內(nèi)適度的交聯(lián)可使聚氨酯材料硬度、軟化溫度和彈性模量增加，斷裂伸長率、永久變形和在溶劑中的溶脹性降低。對于聚氨酯彈性體，適當交聯(lián)，可制得機械強度優(yōu)良、硬度高、富有彈性，且有優(yōu)良耐磨、耐油、耐臭氧及耐熱性等性能的材料。但若交聯(lián)過度，可使拉伸強度、伸長率等性能下降。

聚氨酯化學(xué)交聯(lián)一般是由多元醇（偶爾多元胺或其他多官能度原料）原料或由高溫、過量異氰酸酯而形成的交聯(lián)鍵（脲基甲酸酯和縮二脲等）引起的。與氫鍵引起的物理交聯(lián)相比，化學(xué)交聯(lián)具有較好的熱穩(wěn)定性。

聚氨酯泡沫塑料是交聯(lián)型聚合物，其中軟質(zhì)泡沫塑料由長鏈聚醚（或聚酯）二醇及三醇與二異氰酸酯和擴鏈交聯(lián)劑制成，具有較好的彈性、柔軟性；硬質(zhì)泡沫塑料由高官能度、低分子量的聚醚多元醇與多異氰酸酯（PAPI）等制成，由于很高的交聯(lián)度和較多剛性苯環(huán)的存在，材料較脆。

5、分子量

線型聚氨酯（彈性體）的分子量在一定程度內(nèi)對力學(xué)性能有較大的影響，分子量的增加，則聚氨酯材料的拉伸強度、伸長率和硬度增加，而在有機溶劑中的溶解性下降。對高交聯(lián)度的聚氨酯材料，如泡沫塑料、涂料等，分子量并非是影響其性能的主要因素。

6、溫度

溫度對聚氨酯分子的形態(tài)結(jié)構(gòu)有影響，并影響到材料的性能。聚氨酯的初始反應(yīng)溫度可影響分子結(jié)構(gòu)的規(guī)整性；熱熟化既使反應(yīng)基團完全反應(yīng)，又使得基團和鏈節(jié)有機會排列有序；較高溫度反應(yīng)，可使得線型分子鏈形成少量支化和交聯(lián)；而常溫后熟化或低溫放置，可使得聚合物分子鏈間形成氫鍵，并產(chǎn)生適度的相分離，有利于性能的提高。