随着国民经济与科学技术的发展，胶黏剂已成为高新技术发展中一种不可缺少的新型材料，在国民经济的各个部门及日常生活的各个方面得到了极其广泛的应用。其应用领域已从传统的制鞋、轻工、建筑和包装等行业扩展到了医疗卫生、新材料、新能源、交通运输等众多领域，已成为国民经济和人民生活中不可缺少的重要化工产品。

聚氨酯胶粘剂是分子链中含有氨基甲酸酯基团(-NHCOO-)或(和)异氰酸酯基团(-NCO)的粘合剂。分子链中大量的氨基甲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲和其他基团赋予聚氨酯胶粘剂优异的性能,因其与基材分子之间形成良好的氢键作用力，因此在塑料、木材、皮革、纸张等多孔性基材和金属、橡胶、玻璃、塑料等光洁的表面均有优异的粘附性能；并且其具有优良的弹性、耐低温性、耐磨、耐化学药品以及性能可调整幅度大等特点，在胶黏剂领域具有优异的应用效果。

氨酯键含量对聚氨酯胶黏剂粘结力的影响

在聚氨酯树脂合成过程中,通过改变聚氨酯合成过程中的异氰酸酯基团和羟基基团的比例(R值),以此调整聚氨酯树脂分子中氨酯键的含量。应用所得的水性聚氨酯分散体进行胶黏剂的制备,测试胶黏剂对基材的剥离强度。

从上图中看出，随着氨酯键含量的逐步提高，胶黏剂与基材的剥离强度先获得提升，在达到一定程度后(1.6~1.7mol/g)，剥离强度出现的明显的下降现象。

胶黏剂在基材上的粘结力大小，取决于胶黏剂与基材的附着力以及胶黏剂材料内部的内聚力大小。聚氨酯合成过程中，在NCO/OH比例提高的前期阶段，聚氨酯分子中氨酯键含量提升，胶膜与基材氢键作用力增强，且聚氨酯胶膜内部分子间氢键作用提高，内聚力增强。宏观表现即为剥离强度的提升；当NCO/OH比例提高到一定程度时，会出现大量的异氰酸酯单体未能参与到与聚酯的预聚反应过程中，这些游离的异氰酸酯分子在后期扩链阶段往往难以形成大分子，从而使得胶膜中存在大量的小分子。这些小分子的存在，对胶膜内部的分子间力会产生负面影响，从而降低内聚力。随着NCO/OH比例的逐步提高，小分子含量逐渐增加，对内聚力的负面影响逐渐明显，即表现为粘结强度的逐渐降低。

分子量对聚氨酯胶黏剂粘结力的影响

从上图中看到，随着聚氨酯胶黏剂分子量的增大,胶黏剂与基材的剥离强度先上升,达到一定强度后,剥离强度随着分子量的上升,逐渐开始下降。分析认为：在胶黏剂涂装后的烘烤与热压过程中,(1)分子量较小时,聚氨酯分子之间缠绕程度较低,分子自由度更高,烘烤过程中液体胶膜流动性佳,更容易渗入基材的孔隙中能够更加充分地与PVC基材结合,从而使得胶膜与基材具有极佳的附着力。此时,随着分子量的增大,内聚力上升,粘结力表现为提高。此时剥离强度测试时因附着力极佳,剥离破坏的形式一般为内聚破坏；(2)分子量提升到一定程度,分子之间缠绕程度大幅提升,聚氨酯分子自由度明显下降,烘烤与热压过程中,胶膜在基材孔隙中的渗入程度低,胶膜与基材的附着力明显降低,而内聚力是获得提升的。此时剥离破坏的形式表现为粘结破坏,即胶膜从基材上脱落。

结晶度对聚氨酯胶黏剂粘结力的影响

聚己二酸丁二醇酯或聚己二酸己二醇酯由于分子中具有结构对称单元，从而分子中的相关链段具有较强的规整排列趋势，使得这类聚酯多元醇具有强的结晶性。

在聚氨酯合成过程中，通过聚醚（聚丙二醇醚）与结晶性聚酯进行共混获得聚醚聚酯混合软段的WPU，以非结晶型的聚醚来调整聚氨酯分子中结晶区的密度。以不同结晶区密度聚氨酯树脂的熔融焓与标准物的熔融焓的比值作为聚氨酯树脂的结晶度值，如上图所示。

从上图中看出，随着结晶度的逐步提升，胶膜与基材的粘结力先上升，达到一定程度后（结晶度达到约45%），粘结力开始出现下降现象。分析认为：聚氨酯树脂分子中引入结晶链段后，在胶膜的粘结力测试中，胶膜的破坏除了要破坏聚氨酯分子间力外，还需破坏分子链段规整排列形成的结晶区，宏观表现为胶膜强度获得提升。(1)在结晶度不太高时,胶膜与基材的附着力未受到过度结晶的影响。此时,随着结晶度的逐步提升,测试结果更多与结晶度呈正向关系,剥离破坏表现,即内聚破坏(胶膜未从基材上脱落)；(2)当结晶度过高时,分子中存在着大量的结晶区,大量的分子链段进行规则排列,导致胶膜在热熔后的冷却过程中产生过强的形变应力,从而对胶膜与基材的附着力产生一定的负面影响。此时胶膜强度虽高,但胶膜与基材的附着力出现下降,宏观表现即为粘结力下降。

结论

（1）采用预聚物法与丙酮法结合的合成工艺, 以乙二胺基乙磺酸钠为亲水基团，合成了固含量为50%的水性聚氨酯分散体，并进行聚氨酯胶黏剂的制备；

（2）氨酯键含量对聚氨酯胶黏剂剥离强度的影响：随着NCO/OH比例的提高,氨酯键含量提升,剥离强度呈现先提高后降低的趋势；

（3）分子量对聚氨酯胶黏剂剥离强度的影响：随着分子量的逐渐增大，剥离强度同步增大，分子量增大到一定程度后，剥离强度逐渐下降；

（4）聚氨酯树脂结晶度对聚氨酯胶黏剂剥离强度的影响：当聚氨酯分子的结晶度上升时，剥离强度迅速上升，当结晶度达到45%以上时，剥离强度开始缓慢下降。