① 表面處理
形成良好粘接的條件之一是對基材表面進行必要的處理。
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度不易提高。對那些與膠粘劑表面張力不匹配的基材表面，還必須進行化學處理。表面處理是提高粘接強度的首要步驟之一。
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，而存在的水分會與膠粘劑中的一NCO基團反應產(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 必須進行表面清洗?干燥處理。一般是用含表面活性劑及有機溶劑的堿水進行清洗，再水洗干燥，或用有機溶劑(如丙酮?四氯化碳?乙醇等)直接清洗。對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
對光滑表面一般須進行粗糙化處理，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。但過于粗糙會使膠粘劑在表面的浸潤受到影響，凹處容易殘留或產(chǎn)生氣泡，反而會降低粘接強度。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，使之易被聚氨酯膠粘劑粘接。
④金屬表面化學處理
對金屬表面可同時進行除銹?脫脂?輕微腐蝕處理，可用的處理劑很多。一般是酸性處理液。如對鋁?鋁合金，可用重鉻酸鉀/濃硫酸/水(質量比約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處理
多數(shù)極性塑料及橡膠只須對表面進行粗糙化處理及溶劑脫脂處理。不過聚烯烴表面能很低，可采用化學方法等增加其表面極性，有溶液氧化法?電暈法?氧化焰法等。
a.化學處理液可用重鉻酸鉀/濃硫酸/水(質量比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)生羰基等極性基團。常常是幾種表面處理方法相結合，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)，底涂還可保護剛處理的被粘物表面免受腐蝕和污染，延長存放時間。
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。
對于雙組分或多組分聚氨酯膠，應按說明書要求配制，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計算而確定，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，兩組分配比寬容度比非溶劑型大一些，但若配膠中NCO基團過量太多，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，這是因為各組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?強度低。
已調(diào)配好的膠應當天用完為宜，因為配成的膠適用期有限。適用期即配制后的膠粘劑能維持其可操作施工的時間。粘度隨放置時間而增大，因而操作困難，直至膠液失去流動性?發(fā)生凝膠而失效。不同品種?牌號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，應預先做適用期試驗。
若膠粘劑組分中含有催化劑，或為了加快固化速度在配膠時加入了催化劑，則適用期較短。另外，環(huán)境溫度對適用期影響較大，夏季適用期短，冬季長。經(jīng)氨酯級有機溶劑稀釋的雙組分聚氨酯膠，適用期可延長。一般溶劑型雙組分膠粘劑如，軟塑復合薄膜用雙組分聚氨酯膠粘劑，適用期應大于8h(即一個工作日)。
若配好的膠當天用不完，可適當稀釋，并上蓋封閉，陰涼處存放，第二天上班時檢查有無變濁或凝膠現(xiàn)象，若膠液外觀無明顯變化?流動性好，則仍可使用，一般可分批少量兌人新配的膠中。若已變質，則應棄去。
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，可加入有機溶劑進行稀釋。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，關鍵是保證膠層均勻?無氣泡?無缺膠。
涂膠量(實際上與膠層厚度有關)也是影響剪切強度的一個重要因素，通常在一定范圍內(nèi)剪切強度較高。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，粘接強度就低。當膠層厚度增加，粘接強度下降。一般認為，搭接剪切試樣承載負荷時，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度值。
b.晾置
對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。必要時還要適當加熱，進行鼓風干燥(如復合薄膜層壓工藝)。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，影響粘接質量。對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，必要時施加一定的壓力，使膠粘劑更好地產(chǎn)生塑性流動，以浸潤被粘物表面，使膠粘劑與基材表面達到最大接觸。
⑨膠粘劑的固化
大多數(shù)聚氨酯膠粘劑在粘接時不立即具有較高的粘接強度，還需進行固化。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基團進一步反應或產(chǎn)生結晶，獲得最終固化強度。對于聚氨酯膠粘劑來說，固化過程是使膠中NCO基團反應完全，或使溶劑揮發(fā)完全?聚氨酯分子鏈結晶，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，對于反應性聚氨酯膠來說，若室溫固化需較長時間，可加催化劑促進固化。為了縮短固化時間，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基團與基材表面的活性氫基團相反應。加熱還可使膠層軟化，以增加對基材表面的浸潤，并有利于分子運動，在粘接界面上找到產(chǎn)生分子作用力的“搭檔”。
加熱對提高粘接力有利。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，形成空缺會影響粘接強度。對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基團與膠中或基材表面?空氣中的水分加速反應，產(chǎn)生的CO2氣體來不及擴散，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，以促進固化。若膠被夾于干燥?硬質的被粘物之間，且膠層較厚時，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極少量水分。

標簽：聚氨酯膠粘劑工藝