聚氨酯在胶黏剂领域已有几十年的应用历史，单组分反应型聚氨酯热熔胶从 1984 年被研制出来后得到迅速发展，在各行各业得到广泛应用。反应型聚氨酯热熔胶也称湿固化型聚氨酯热熔胶，是指分子中含有氨基甲酸酯（—NH— COO—）或 异氰酸酯（—NCO）的胶黏剂，主要是由聚醚或聚酯多元醇与二异氰酸酯等进行反应，生成端基带 有异氰酸酯（—NCO）的预聚体，当异氰酸酯含量达到设定值，加入填料、增黏树脂、偶联剂、催化剂等配制而成。使用时，将反应型聚氨酯热熔胶涂敷于被粘基材表面，然后两个基材进行贴合，冷却后起到初始固定作用，最后通过与环境中的水分反应固化完全达到最终粘接。湿气固化聚氨酯热熔胶兼有热熔和反应型两类胶黏剂的特点，既具有优异的初始强度，又具有可交联固化功能，以提高最终强度、耐热性、耐化学品性和耐久性等，这有利于实现工业自动化，降低产品成本，从而提高生产效率。另外，由于它不含有机溶剂，不挥发物质量分数为百分之百，改变了传统胶黏 剂易挥发的特点，不会对人体造成伤害。正是由于单组分聚氨酯热熔胶独特的性能及优势，其在越来越多的领域中得到广泛应用。

1.1 主要原料

    聚四氢呋喃二醇（PTMEG2000）：Mn = 2 000，日 本 三 菱 化 学 株 式 会 社；聚 醚 二 醇（PPG2000）：Mn = 2 000，山东蓝星东大化工公司；聚碳酸酯二 醇（PCDL2000）：Mn = 2 000，日本株式会社大赛璐；MDI 100：烟台万华聚氨酯有限公司；聚酯二醇（YA – 7630）：高鼎精细化工有限公司；丙烯酸树脂：上海博立尔化工有限公司；氨基硅烷偶联剂：迈图高新材料集团。

1.2 制备

    将计量好的 PTMEG2000、PPG2000、PCDL 2000 和 丙 烯 酸 树 脂 加 入 四 口 烧 瓶。升 温 到130 ~ 150 ℃， 抽 真 空 除 水 2 ~ 2.5 h， 待 w（水）＜200×10–6，降温到 90 ~ 110 ℃。按照化学计量比 加入 MDI 100，110 ℃反应 1 h，加入偶联剂和催化剂，混合均匀后，出料，在干燥容器中密封存储，待用。

1.3 性能测试

    水分测试参照卡尔费休库仑法；NCO 含量测试采用二正丁胺法，参照 HG/T 2409— 1992《聚氨酯预聚体中异氰酸酯基含量的测定》；硬度测试参照 GB/T 531— 1999《橡胶袖珍硬度计压入硬度试验方法》；拉伸剪切测试参照 GB 7124— 1986《胶粘剂 拉伸剪切强度测定方法（金属对金属）》；高 温 拉 伸 剪 切：将 固 化 完 全 的 剪 切 片 置 于85 ℃烘箱，加热 4 h，取出剪切片放在室温 2 h，然后参照 GB 7124— 1986《胶粘剂拉伸剪切强度测定方法（金属对金属）》测试；测试基材：ABS（丙烯腈–丁二烯–苯乙烯共聚物）/ABS；高温粘接测试：胶水点在基材上，两基材十 字搭接、保压，待完全固化后，放在 85 ℃烘箱，加热 4 h，取出样片室温下放置 2 h，然后在拉力机上测试。

2.1 多元醇种类对耐热性能的影响
    以PTMEG2000、PPG2000、PCDL2000、丙烯酸树脂和 MDI 为主要原料，制备 w（NCO）为 3%的聚氨酯热熔胶。粘接后黏结头的力学性能和耐热性能见表 1。

    由表 1 可看出，高温条件下 PPG2000 高温拉伸剪切强度和高温黏结强度最低，PTMEG2000，PCDL2000 耐热性能最好。这是因为聚醚分子不存在结晶性，链柔顺性较好，并且分子链中没有极性基团，分子间作用力较低，所以耐热性差。

    PTMEG2000 分子结构比较规整，容易结晶，材料收缩率较大，导致材料和基材的润湿性变差，在界面处产生黏结缺陷，最终拉伸剪切强度和高温黏结强度并不高，但是因为结晶度较高，它的本体拉伸强度可达 20.0 MPa。PCDL2000 分子链上有较多氢键，分子间作用力较强，本体拉伸强度较高可 达 19.0 MPa， 同时 PCDL2000结晶度较低，不会影响材料和基材的润湿性界面黏结性。

    综上所述，PCDL2000 的耐热性和本体拉伸强度表现最好。

2.2 NCO 含量对耐热性能的影响

    以 PPG2000、 丙 烯 酸 树 脂 和 MDI 为 主 要 原料，分别合成不同 NCO 含量的反应型聚氨酯热熔 胶。该热熔胶的力学性能和耐热性能见表 2。

    从表 2 可看出，w（NCO）从 3% 提高到 8%，高温拉伸剪切强度和高温黏结强度先增加后降低，当 w（NCO）为 4.5% 时这些热强度最高， 当 异氰酸酯含量继续提高这些热强度下降。这主要是由于 w（NCO）从 3% 增加到 4.5% 时，分子链上有更多苯环耐热基团，硬段含量增大，耐热性能提高；同时，异氰酸酯含量提高，其和水反应生成更多的脲键和缩二脲等极性基团，有利于提高耐热性。

    当异氰酸酯含量继续提高，硬段含量增加使材料模量变高，材料和基材的润湿性变差，界面容易遭到破坏，耐热性能变差；同时异氰酸酯含量提高，其与水反应生成更多的二氧化碳，这些二氧化碳气泡容易在界面积聚，导致耐热性能变差。

2.3 硅烷偶联剂含量对耐热性能的影响

    以 PCDL 2000， 丙 烯 酸 树 脂 和 MDI 为 主 要 原料，氨基硅烷偶联剂为辅料，分别合成不同含量硅烷偶联剂的反应型聚氨酯热熔胶，其力学性 能和耐热性能见表 3。

    从表 3 可看出，随着偶联剂用量提高，高温拉伸剪切强度和高温黏结强度先增大后减小，这主要是因为随偶联剂用量提高，偶联剂迁移到材料和基材界面，部分有机硅端与界面生成化学键，另一端和异氰酸酯发生反应，产生“桥梁作用”。

    当 w（偶联剂）为 0.3% 时耐热强度达到最高，继续提高，耐热强度下降，这主要是由于偶联剂过量，富余的偶联剂在胶水和基材界面形成了弱界面层，并且高温条件加剧了这种弱界面效应， 从而导致高温黏结失效。同时黏结破坏模式由混合黏结破坏转变为界面黏结破坏模式，材料拉伸强度由18.5 MPa 降到 17.2 MPa，说明材料本体和界面偶联剂均过量。