【对比分析】聚氨酯—环氧—丙烯酸酯

一、 聚氨酯

聚氨酯树脂

聚氨酯简介

聚氨酯：Polyurethane又称聚氨基甲酸酯，是主链中含有春福氨基甲酸酯基团的大分子化合物的总称 PU，化学式 (C10H8N2O2·C6H14O3)X。

聚氨酯胶粘剂：Polyurethane Adhesive 指分子链中氨基甲酸酯基团（—NHCOO—）或异氰酸酯基（—NCO）的胶粘剂。

聚氨酯发展史

德国化学家1849年Wurts脂肪族异氰酸酯化合物首次与烷基硫酸盐和氰酸钾复合分解。1850年，德国化学家Hoff n苯基异氰酸酯是由二苯基甲酰胺合成的；1884年Hentschel将胺或胺盐与光反应合成异氰酸酯，成为工业上合成异氰酸酯的方法。1937年德国化学家Bayer聚氨酯树脂首次由异氰酸酯和多元醇制成，拜耳在第二次世界大战期间用于坦克履带，使聚氨酯粘合剂首次工业化。

随后，美国于1953年引进了德国技术，日本于1954年引进了德国和美国的聚氨酯技术，1960年生产了聚氨酯材料，1966年开始生产聚氨酯粘合剂，成功开发了乙烯聚氨酯水基粘合剂，并于1981年投入工业生产。目前，日本聚氨酯粘合剂的研究和生产非常活跃，并与美国和西欧一起成为聚氨酯生产和出口大国 。

我国于1956年开发生产三苯基甲烷三异氰酸酯(列克纳纳) 甲苯二异氰酸酯酯很快就产生了(TDI)、1986年以后，我国聚氨酯工业 进入快速发展时期：1994年，国家正式批准成立中国聚氨酯工业协会该**已成为全国聚氨酯 酯胶技术与信息交流的中心。聚氨酯工业在20世纪90年代中后期迎来了快速发展。

聚氨酯合成

聚氨酯的合成原料主要有异氰酸酯、多元醇和添加剂，主要包括催化剂、交联剂和扩链剂-结构胶。

PU主要有合成方法 预聚体法、半预聚体法、一步法，其中一步法因工艺简单、投资少而被广泛使用。

聚氨酯的特点

优点：

耐磨性好，低温柔软，性能可调范围广；机械强度高，附着力好，弹性好，回收性好，适用于动态接头；耐候性好，使用寿命15~20年，耐油性好，耐生物老化性好，价格适中；工艺性好，胶层硬度高，透明度好，亮度高，室温加压快速固化，耐热性好，优异的电气性能；良好的耐油性和耐寒性。

缺点：

非结构粘合剂用于非结构粘合剂，收缩率高，粘合强度低，耐化学介质性和耐水性差。不能长期耐热。浅色配方易受紫外线老化。单组分胶的储存稳定性受包装和外界的影响较大。它通常固化缓慢，在高温和热环境下可能会产生气泡和裂纹。在许多情况下，需要使用底漆。

聚氨酯的应用

复合材料与金属框架之间的粘接；汽车粘接填缝；玻璃纤维增强塑料与金属粘接；密封胶；反应性热熔胶；次贷粘合剂；也可用于宇航、电子电气、金属材料、包装材料、造船、纺织、橡胶、塑料、陶瓷、建筑、汽车等行业；可用于挤压聚苯乙烯泡沫和钢板、铝板、硅酸钙和水泥墙。二、二。环氧树脂

普通液体环氧树脂的外观

介绍环氧树脂

环氧树脂： Epoxy Resin 它是一种重要的热固性树脂，是指分子结构中含有2个或2个以上环氧基并能在适当的化学物质下形成三维网络固化物的化合物总称。

环氧树脂发展史

1938年由环氧树脂组成P.Castam汽巴在1946年开发了较早的环氧粘合剂，1949年在美国申请瑞士专利S.O.Creentee环氧树脂工业化生产于1958年开发。

环氧树脂的特点:(通常指双酚A）

优点：

单独的环氧树脂具有较低的应用价值，需要与固化剂一起使用才能具有实用价值；高粘接强度：合成粘合剂中环氧树脂胶的粘接强度排名第一；固化收缩率小，粘合剂中环氧树脂胶的收缩率较小，这也是环氧树脂胶固化胶高的原因之一。例如： 酚醛树脂胶：8-10% ； 有机硅树脂胶：6-8% 聚酯树脂胶：4-8% ；环氧树脂胶：1-3% 改性环氧树脂胶的收缩率可降至0.1-0.3%热膨胀系数为6.0×10-5/℃；耐化学性好：醚基、苯环和脂肪羟基不易被酸碱侵蚀。10%的海水、石油、煤油H2SO4、10%HCl、10%HAc、10%NH3、10%H O4和30%Na2CO三中可使用两年；50%H2SO4和10%HNO3半年常温浸泡；10%NaOH（100℃）浸泡一个月，性能保持不变；优异的电绝缘：环氧树脂的击穿电压可大于35kv/mm；环氧固化物的耐热性一般为80~100℃。环氧树脂的耐热性可达2000种℃或更高；工艺性好。环氧树脂的耐热性可达2000种℃或更高；工艺性好。环氧树脂固化时基本不产生低分子挥发物，可低压成型或接触压成型。无溶剂、高固体、粉末涂料末涂料、水性涂料等环保涂料。

缺点：

操作粘度大，施工不方便，固化脆，伸长率小，剥离强度低，机械冲击和热冲击差，耐候性差，环氧树脂一般含有芳香醚键，固化后易降解断链，环氧树脂低温固化性能差，一般需要10℃以上固化，10℃以下固化缓慢，对船舶、桥梁、港湾、油槽等大型物体施工非常不方便。

应用环氧树脂

涂料行业：环氧树脂在涂料行业的需求较大，目前广泛应用于水性涂料、粉末涂料和高固分涂料。可广泛应用于管道容器、汽车、船舶、航空航天、电子、玩具、工艺品等行业；电子电气行业：环氧树脂胶可用于电气绝缘材料，如整流器、变压器密封灌注、电子元件密封保护、机电产品绝缘处理粘接、电池密封粘接、电容器、电阻、电感器表面覆盖、硬件配件、工艺品、体育用品行业：可用于标牌、珠宝、商标、五金、球拍、渔具、体育用品、工艺品等产品；光电行业：可用于发光二极管（LED）、数字管、像素管、电子显示屏LED照明等产品的包装、灌注和粘接；建筑业：广泛应用于道路、桥梁、地板、钢结构、建筑、墙体涂料、堤坝、工程施工、文物修复等行业；粘合剂、密封剂和复合材料：如风力发电机叶片、工艺品、陶瓷、玻璃等材料之间的粘接，复合碳纤维板、密封微电子材料等。三、丙烯酸酯

丙烯酸酯的发展史

丙烯酸酯：acrylic ester 或 acrylate丙烯酸及其同系物酯的总称为化学类型C4H5OOR。

丙烯酸酯粘合剂：以各种丙烯酸酯为基材，经化学反应制成，颜色浅、耐水、耐环境侵蚀、耐变色性好，易于调节。

丙烯酸酯胶粘剂发展史

20世纪50年代EASTMAN公司发明了第一代丙烯酸酯/芳香胺为氧化还原系统的第一代丙烯酸酯胶粘剂，在单体和弹性体之间没有接枝反应，其主要缺点是脆性。

1975年，发明了第二代丙烯酸酯粘合剂，又称改性丙烯酸酯粘合剂。新的氧化还原系统以过氧化氢过氧化物为引发剂， DuPont 808醛胺缩合物是一种促进剂。单体与弹性体之间接枝反应，形成韧性固化物，剥离强度和冲击强度显著提高。

1968年，德国拜尔首次在欧洲开发了成功的光固化涂料UV固化粘合剂，即第三代丙烯酸酯粘合剂，具有固化速度快、环保等优点。此后，丙烯酸粘合剂在20世纪70年代至80年代逐渐工业化。

目前，第一代丙烯酸酯胶很少使用，基本上被第二代丙烯酸酯胶取代，而第三代丙烯酸酯胶(UV胶)应用领域与第二代丙烯酸酯胶差异较大，形成了相对独立的体系。

丙烯酸酯胶粘剂分类

按分类；按涂层方式分类：底涂丙烯酸酯粘合剂由主剂和底涂层组成，主剂含有单体、弹性体、引发剂等成分，底涂层为促进剂。使用时，将主剂和底漆涂在两个粘合剂表面，叠合固化；双主剂丙烯酸酯粘合剂，一种由单体、弹性体、引发剂等组成，另一种由单体、弹性体、促进剂等组成。使用时，将两种主剂按比例混合均匀后涂胶，或将两种主剂分别涂在两种被粘物表面，通常双主剂的质量比为1∶1.微胶囊型丙烯酸酯胶粘剂：将引发剂或促进剂包裹在微胶囊中，分散在由单体、弹性体、促进剂或引发剂组成的主剂中，微胶囊在外力作用下破裂，引起聚合反应；丙烯酸酯粘合剂也可根据其性能和应用领域进行分类。例如，根据性能可分为一般型、结构型、耐水型、耐温型等，可分为建筑胶、机电胶、电子胶、汽车胶等。

丙烯酸酯胶粘剂的特点

主要优点:

室温快速固化，一般几分钟到几十分钟；可低温固化，甚至0 ℃以下固化；适用于大多数金属和非金属材料的粘接；粘接材料的表面处理要求不严格，甚至可粘接；双组分混合比不严格；粘接强度高；

主要缺点:

单一气味和毒性问题；丙烯酸或甲基丙烯酸对产品的腐蚀性问题；固化速度快，不适合大面积粘接；固化反应强烈，不适合大间隙粘接和密封，耐热性和耐候性不理想。

应用丙烯酸酯胶粘剂

交通工业：汽车、大型卡车、游艇、机车制造结构粘接和飞机结构修复，金属、塑料粘接材料，近年来FRP粘接明显增加；机电工业：直流电机磁钢与金属、电梯轿厢不锈钢与钢筋粘接；电声工业：扬声器组装是改性丙烯酸酯胶的主要应用领域；建筑业：建筑加固结构改造钢锚，安装玻璃和金属幕墙后的埋件，锚固地铁和轻轨钉。

聚氨酯、环氧树脂和丙烯酸酯粘合剂的性质比较