聚氨酯膠粘劑施工工藝

① 表面處理

形成良好粘接的條件之一是對(duì)基材表面進(jìn)行必要的處理。

被粘物表面常常存在著油脂?灰塵等弱界面層，受其影響，建立在弱界面層上的粘接所得粘接強(qiáng)度不易提高。對(duì)那些與膠粘劑表面張力不匹配的基材表面，還需進(jìn)行化學(xué)處理。表面處理是提高粘接強(qiáng)度的首要步驟之一。

②清洗脫脂

一些金屬?塑料基材的表面常常易被汗?油?灰塵等污染，另外，塑料表面還有脫模劑，所以這樣的塑料與膠粘層僅形成弱的粘接界面。

對(duì)聚氨酯膠粘劑來講，金屬或塑料表面的油脂與聚氨酯相容性差，而存在的水分會(huì)與膠粘劑中的一NCO基團(tuán)反應(yīng)產(chǎn)生氣泡，使膠與基材接觸表面積降低，且使膠粘層內(nèi)聚力降低，因而粘接前需進(jìn)行表面清洗?干燥處理。一般是用含表面活性劑及有機(jī)溶劑的堿水進(jìn)行清洗，再水洗干燥，或用有機(jī)溶劑(如丙酮?四氯化碳?乙醇等)直接清洗。對(duì)有銹跡的金屬一般要先用砂紙?鋼絲刷除去表面鐵銹。

③粗糙化處理

對(duì)光滑表面一般須進(jìn)行粗糙化處理，以增加膠與基材的接觸面積。膠粘劑滲入基材表面凹隙或孔隙中，固化后起“釘子?鉤子?棒子”似的嵌定作用，可牢固地把基材粘在一起。

常用的方法有噴砂?木銼粗化?砂紙打磨等。但過于粗糙會(huì)使膠粘劑在表面的浸潤(rùn)受到影響，凹處容易殘留或產(chǎn)生氣泡，反而會(huì)降低粘接強(qiáng)度。如果用砂磨等方法又容易損傷基材，所以宜采用涂底膠?浸蝕?電暈處理等方法改變其表面性質(zhì)，使之易被聚氨酯膠粘劑粘接。

④金屬表面化學(xué)處理

對(duì)金屬表面可同時(shí)進(jìn)行除銹?脫脂?輕微腐蝕處理，可用的處理劑很多。一般是酸性處理液。如對(duì)鋁?鋁合金，可用重鉻酸鉀/濃硫酸/水(質(zhì)量比約10/100/300)混合液，在70-12℃浸5-10min，水洗，中和，再水洗，干燥。對(duì)鐵可用濃硫酸(鹽酸)與水1:1混合，室溫浸5-10min，水洗，干燥。或用重鉻酸鉀/濃硫酸/水混合液處理。

⑤塑料及橡膠的表面化學(xué)處理

多數(shù)J性塑料及橡膠只須對(duì)表面進(jìn)行粗糙化處理及溶劑脫脂處理。不過聚烯烴表面能很低，可采用化學(xué)方法等增加其表面J性，有溶液氧化法?電暈法?氧化焰法等。

a.化學(xué)處理液可用重鉻酸鉀/濃硫酸/水(質(zhì)量比75/1500/12，或5g/55ml/8ml等配比)，PP或PE于70℃浸1—10min或室溫浸泡①5h后，水洗?中和?水洗?干燥。

b.電暈處理用高頻高壓放電，使塑料表面被空氣中氧氣部分氧化，產(chǎn)生羰基等J性基團(tuán)。常常是幾種表面處理方法相結(jié)合，如砂磨→腐蝕→清洗→干燥。

⑥上底涂劑

為了改善粘接性能，可在已處理好的基材表面涂一層很薄的底涂劑(底膠)，底涂還可保護(hù)剛處理的被粘物表面免受腐蝕和污染，延長(zhǎng)存放時(shí)間。

聚氨酯膠粘劑和密封膠常用的底涂劑有:聚氨酯清漆(如聚氨酯膠粘劑或涂料的稀溶液)；多異氰酸酯膠粘劑(如PAPI稀溶液)；有機(jī)硅偶聯(lián)劑的稀溶液；環(huán)氧樹脂稀溶液等。

⑦膠粘劑的配制

單組分聚氨酯膠粘劑一般不需配制，可按操作要求直接使用，這也是單組分膠的使用方便之處。

對(duì)于雙組分或多組分聚氨酯膠，應(yīng)按說明書要求配制，若知道組分的羥基含量及異氰酸酯基的含量，各組分配比可通過化學(xué)計(jì)算而確定，異氰酸酯指數(shù)R=NCO/OH一般在0.5—1.4范圍。

一般來說，雙組分溶劑型聚氨酯膠粘劑配膠時(shí)，兩組分配比寬容度比非溶劑型大一些，但若配膠中NCO基團(tuán)過量太多，則固化不完全，且固化了的膠粘層較硬，甚至是脆性；若羥基組分過量較多，則膠層軟粘?內(nèi)聚力低?粘接強(qiáng)度差。無溶劑雙組分膠配比的寬容度比溶劑型的小一些，這是因?yàn)楦鹘M分的初始分子量較小，若其中一組分過量，則造成固化慢且不易完全，膠層表面發(fā)粘?強(qiáng)度低。

已調(diào)配好的膠應(yīng)當(dāng)天用完為宜，因?yàn)榕涑傻哪z適用期有限。適用期即配制后的膠粘劑能維持其可操作施工的時(shí)間。粘度隨放置時(shí)間而增大，因而操作困難，直至膠液失去流動(dòng)性?發(fā)生凝膠而失效。不同品種?牌號(hào)的聚氨酯膠粘劑適用期不一樣，從幾分鐘至幾天不等。在工業(yè)生產(chǎn)上大量使用時(shí)，應(yīng)預(yù)先做適用期試驗(yàn)。

若膠粘劑組分中含有催化劑，或?yàn)榱思涌旃袒俣仍谂淠z時(shí)加入了催化劑，則適用期較短。另外，環(huán)境溫度對(duì)適用期影響較大，夏季適用期短，冬季長(zhǎng)。經(jīng)氨酯級(jí)有機(jī)溶劑稀釋的雙組分聚氨酯膠，適用期可延長(zhǎng)。一般溶劑型雙組分膠粘劑如，軟塑復(fù)合薄膜用雙組分聚氨酯膠粘劑，適用期應(yīng)大于8h(即一個(gè)工作日)。

若配好的膠當(dāng)天用不完，可適當(dāng)稀釋，并上蓋封閉，陰涼處存放，D二天上班時(shí)檢查有無變濁或凝膠現(xiàn)象，若膠液外觀無明顯變化?流動(dòng)性好，則仍可使用，一般可分批少量?jī)度诵屡涞哪z中。若已變質(zhì)，則應(yīng)棄去。

為了降低粘度，便于操作，使膠液涂布均勻，并有利于控制施膠厚度，可加入有機(jī)溶劑進(jìn)行稀釋。聚氨酯膠可用的稀釋劑有丙酮?丁酮?甲苯?醋酸乙酯等。

加入催化劑能加快膠的固化速度。固化催化劑一般是有機(jī)錫類化合物。

⑧粘接施工

a.涂膠

涂布(上膠)的方法有噴涂?刷涂?浸涂?輥涂等，一般根據(jù)膠的類型?粘度及生產(chǎn)要求而決定，關(guān)鍵是保證膠層均勻?無氣泡?無缺膠。

涂膠量(實(shí)際上與膠層厚度有關(guān))也是影響剪切強(qiáng)度的一個(gè)重要因素，通常在一定范圍內(nèi)剪切強(qiáng)度較高。如果膠層太薄，則膠粘劑不能填滿基材表面凹凸不平的間隙，留下空缺，粘接強(qiáng)度就低。當(dāng)膠層厚度增加，粘接強(qiáng)度下降。一般認(rèn)為，搭接剪切試樣承載負(fù)荷時(shí)，被粘物及膠層自己變形，膠層被破壞成—種剝離狀態(tài)，剝離力的作用降低了表觀的剪切強(qiáng)度值。

b.晾置

對(duì)于溶劑型聚氨酯膠粘劑來說，涂好膠后需晾置幾分鐘到數(shù)十分鐘，使膠粘劑中的溶劑大部分揮發(fā)，這有利于提高初粘力。必要時(shí)還要適當(dāng)加熱，進(jìn)行鼓風(fēng)干燥(如復(fù)合薄膜層壓工藝)。否則，由于大量溶劑殘留在膠中，固化過程容易在膠層中形成氣泡，影響粘接質(zhì)量。對(duì)于無溶劑聚氨酯膠粘劑來說，涂膠后即可將被粘物貼合。

c.粘接

這一步驟是將已涂過膠的被粘物粘接面貼合起來，也可使用夾具固定粘接件，保證粘接面完全貼合定位，必要時(shí)施加一定的壓力，使膠粘劑更好地產(chǎn)生塑性流動(dòng)，以浸潤(rùn)被粘物表面，使膠粘劑與基材表面達(dá)到Z大接觸。

⑨膠粘劑的固化

大多數(shù)聚氨酯膠粘劑在粘接時(shí)不立即具有較高的粘接強(qiáng)度，還需進(jìn)行固化。所謂固化就是指液態(tài)膠粘劑變成固體的過程，固化過程也包括后熟化，即初步固化后的膠粘劑中的可反應(yīng)基團(tuán)進(jìn)一步反應(yīng)或產(chǎn)生結(jié)晶，獲得Z終固化強(qiáng)度。對(duì)于聚氨酯膠粘劑來說，固化過程是使膠中NCO基團(tuán)反應(yīng)完全，或使溶劑揮發(fā)完全?聚氨酯分子鏈結(jié)晶，使膠粘劑與基材產(chǎn)生足夠高的粘接力的過程。

聚氨酯膠粘劑可室溫固化，對(duì)于反應(yīng)性聚氨酯膠來說，若室溫固化需較長(zhǎng)時(shí)間，可加催化劑促進(jìn)固化。為了縮短固化時(shí)間，可采用加熱的方法。加熱不僅有利于膠粘劑本身的固化，還有利于加速膠中的NCO基團(tuán)與基材表面的活性氫基團(tuán)相反應(yīng)。加熱還可使膠層軟化，以增加對(duì)基材表面的浸潤(rùn)，并有利于分子運(yùn)動(dòng)，在粘接界面上找到產(chǎn)生分子作用力的“搭檔”。

加熱對(duì)提高粘接力有利。固化的加熱方式有烘箱或烘道?烘房加熱，夾具加熱等。對(duì)于傳熱快的金屬基材可采用夾具加熱，膠層受熱比烘箱加熱快。

加熱過程應(yīng)以逐步升溫為宜。溶劑型聚氨酯膠要注意溶劑的揮發(fā)速度。在晾置過程中，大部分溶劑已揮發(fā)掉，剩余的溶劑慢慢透過膠粘層向外擴(kuò)散，若加熱過快則溶劑在軟化了的膠層中氣化鼓泡，在接頭中形成氣泡，嚴(yán)重的可將大部分未固化?呈流粘態(tài)的膠粘劑擠出接頭，形成空缺會(huì)影響粘接強(qiáng)度。對(duì)于雙組分無溶劑膠粘劑及單組分濕固化膠粘劑，加熱也不能太快，否則NCO基團(tuán)與膠中或基材表面?空氣中的水分加速反應(yīng)，產(chǎn)生的CO2氣體來不及擴(kuò)散，而膠層粘度增加很快，氣泡就留在膠層中。

單組分濕固化聚氨酯膠粘劑主要靠空氣中的水分固化，故應(yīng)維持一定的空氣濕度，宜以室溫緩慢固化為宜。若空氣干燥，可甲平少量水分于涂膠面，以促進(jìn)固化。若膠被夾于干燥?硬質(zhì)的被粘物之間，且膠層較厚時(shí)，界面及外界的水分不易滲入膠中，則易固化不完全，這種情況下可以在膠中注入J少量水分。