評(píng)估聚合mdi異氰酸酯黑料對(duì)聚氨酯膠黏劑粘接強(qiáng)度的貢獻(xiàn)

聚合mdi異氰酸酯黑料對(duì)聚氨酯膠黏劑粘接強(qiáng)度的貢獻(xiàn)分析

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一、引言：從“膠”說(shuō)起

說(shuō)到“膠”，大家腦海中浮現(xiàn)的可能是小時(shí)候貼畫(huà)報(bào)用的固體膠，或者是辦公室里隨手可見(jiàn)的502。但其實(shí)，在工業(yè)領(lǐng)域，“膠”遠(yuǎn)不止這么簡(jiǎn)單。它不僅是連接材料的“橋梁”，更是現(xiàn)代制造業(yè)中不可或缺的“隱形英雄”。

在眾多膠黏劑中，聚氨酯膠黏劑（pu膠）因其優(yōu)異的柔韌性、耐溫性和粘接性能而廣受青睞。而在這類(lèi)膠黏劑中，一個(gè)關(guān)鍵成分——異氰酸酯，尤其是來(lái)自德國(guó)公司的聚合mdi異氰酸酯黑料，扮演著舉足輕重的角色。

今天，我們就來(lái)聊聊這個(gè)“黑科技”般的原料——聚合mdi異氰酸酯黑料，看看它是如何讓聚氨酯膠黏劑“牢牢粘住”的。

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二、什么是聚合mdi？為何選它？

1. mdi是什么？

mdi，全稱(chēng)二苯基甲烷二異氰酸酯（methylene diphenyl diisocyanate），是合成聚氨酯的重要原料之一。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，mdi可分為純mdi和聚合mdi（pmdi）。其中，聚合mdi是由多個(gè)mdi分子通過(guò)一定的化學(xué)鍵連接而成的大分子結(jié)構(gòu)，具有更高的官能度和反應(yīng)活性。

2. 聚合mdi的特點(diǎn)

作為全球領(lǐng)先的化工企業(yè)，在mdi領(lǐng)域深耕多年，其生產(chǎn)的聚合mdi產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于泡沫、涂料、膠黏劑等多個(gè)行業(yè)。以下是其代表性產(chǎn)品的一些基本參數(shù)：

參數(shù)名稱(chēng)	單位	典型值	測(cè)試方法
nco含量	%	31.5–32.5	astm d2544
粘度（25°c）	mpa·s	180–250	din 53015
密度（25°c）	g/cm3	1.23–1.25	iso 1675
官能度	—	≥2.5	廠商數(shù)據(jù)
色澤	gardner	≤7	astm d1544

這些參數(shù)表明，聚合mdi不僅具有較高的nco含量（即反應(yīng)活性高），還具備良好的加工性能和穩(wěn)定性，非常適合用于高性能聚氨酯膠黏劑的制備。

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三、“黑料”不黑，實(shí)力擔(dān)當(dāng)

在聚氨酯行業(yè)中，人們習(xí)慣將異氰酸酯組分稱(chēng)為“黑料”，多元醇組分稱(chēng)為“白料”。雖然名字聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)“土”，但它的作用可一點(diǎn)都不含糊。

1. 黑料在膠黏劑中的角色

在雙組分聚氨酯膠黏劑體系中，黑料與白料發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而賦予膠層優(yōu)異的力學(xué)性能和粘接強(qiáng)度。具體來(lái)說(shuō)：

• 提供交聯(lián)點(diǎn)：mdi的多官能特性使其能夠與多元醇形成高度交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，增強(qiáng)內(nèi)聚力。
• 提高耐熱性：形成的氨基甲酸酯鍵具有較高的熱穩(wěn)定性。
• 改善粘接性：異氰酸酯基團(tuán)可以與多種基材表面發(fā)生化學(xué)鍵合或物理吸附，提升粘接效果。

2. 聚合mdi的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)

相比其他品牌或類(lèi)型的mdi，的產(chǎn)品在以下方面表現(xiàn)突出：

對(duì)比維度	聚合mdi	普通mdi	備注
官能度	≥2.5	≈2.0	更高的交聯(lián)密度
nco含量	31.5–32.5%	29–31%	反應(yīng)活性更高
分子量分布	窄	寬	加工更穩(wěn)定
耐候性	強(qiáng)	一般	長(zhǎng)期使用更可靠
工藝適應(yīng)性	廣泛	較窄	適用于多種工藝

這種“配方上的優(yōu)越感”，使得聚合mdi成為許多高端膠黏劑廠商的首選。

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四、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)說(shuō)話(huà)：粘接強(qiáng)度到底有多強(qiáng)？

為了驗(yàn)證聚合mdi的實(shí)際效果，我們不妨來(lái)看一組實(shí)驗(yàn)室對(duì)比實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)。測(cè)試對(duì)象為兩種不同配方的雙組分聚氨酯膠黏劑，分別使用a品牌普通mdi和b品牌聚合mdi作為黑料，其余配方一致。

測(cè)試項(xiàng)目	a品牌mdi	b品牌（）	提升幅度
拉伸剪切強(qiáng)度（鋁/鋁）	18 mpa	23 mpa	+27.8%
t型剝離強(qiáng)度（pe膜/鋁箔）	3.2 kn/m	4.1 kn/m	+28.1%
180°剝離強(qiáng)度（abs/abs）	5.6 kn/m	7.2 kn/m	+28.6%
耐高溫老化（100°c×72h后保持率）	72%	85%	+13%
耐低溫沖擊（-30°c）	明顯脆裂	無(wú)明顯變化	—

從數(shù)據(jù)上看，使用聚合mdi的膠黏劑在各項(xiàng)粘接強(qiáng)度指標(biāo)上都有顯著提升，尤其是在剝離強(qiáng)度方面，幾乎提升了近三分之一。這說(shuō)明其在復(fù)雜界面粘接中表現(xiàn)出更強(qiáng)的適應(yīng)能力。

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五、為什么它能“粘得牢”？從化學(xué)角度聊聊原理

1. 化學(xué)鍵的“牽手”

異氰酸酯（—nco）與多元醇中的羥基（—oh）反應(yīng)生成氨基甲酸酯鍵（—nh—co—o—），這是一種非常穩(wěn)定的化學(xué)鍵，賦予膠層強(qiáng)大的內(nèi)聚力和耐久性。

2. 極性與氫鍵效應(yīng)

mdi分子中含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)，極性較強(qiáng)，容易與金屬、塑料等材料表面產(chǎn)生較強(qiáng)的范德華力甚至氫鍵作用，進(jìn)一步增強(qiáng)了界面粘接力。

3. 交聯(lián)密度決定性能

聚合mdi的高官能度意味著單位體積內(nèi)有更多的反應(yīng)點(diǎn)，形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加致密，因此粘接強(qiáng)度更高、耐久性更好。

3. 交聯(lián)密度決定性能

聚合mdi的高官能度意味著單位體積內(nèi)有更多的反應(yīng)點(diǎn)，形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加致密，因此粘接強(qiáng)度更高、耐久性更好。

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六、應(yīng)用場(chǎng)景廣泛，不只是“粘東西”

別看它只是個(gè)“膠水”，實(shí)際上，聚合mdi在膠黏劑中的應(yīng)用早已滲透到生活的方方面面：

應(yīng)用領(lǐng)域	舉例	使用特點(diǎn)
汽車(chē)工業(yè)	儀表盤(pán)粘接、車(chē)門(mén)密封條	高溫耐久、減震降噪
電子電器	手機(jī)邊框粘接、電路板封裝	耐溫、絕緣、抗震動(dòng)
包裝行業(yè)	軟包裝復(fù)合材料	快速固化、環(huán)保安全
家具建材	板材拼接、封邊處理	粘接牢固、美觀耐用
新能源	鋰電池模組固定	高導(dǎo)熱、低收縮、長(zhǎng)期穩(wěn)定

可以說(shuō)，哪里需要高強(qiáng)度粘接，哪里就可能出現(xiàn)聚合mdi的身影。

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七、未來(lái)趨勢(shì)：綠色、高效、多功能化

隨著環(huán)保法規(guī)趨嚴(yán)和市場(chǎng)需求升級(jí)，未來(lái)的聚氨酯膠黏劑不僅要“粘得牢”，還要“粘得環(huán)?！薄ⅰ罢车寐斆鳌?。

也在積極布局可持續(xù)發(fā)展路線(xiàn)，推出了低voc、生物基原料兼容的新型聚合mdi產(chǎn)品，并在研發(fā)中加入更多功能化元素，比如阻燃、導(dǎo)熱、抗菌等，以滿(mǎn)足新興市場(chǎng)的多樣化需求。

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八、結(jié)語(yǔ)：小“黑料”，大乾坤

回過(guò)頭來(lái)看，聚合mdi雖只是膠黏劑中的一個(gè)組分，但它就像是一把鑰匙，打開(kāi)了通往高性能粘接世界的大門(mén)。而作為這一領(lǐng)域的“老司機(jī)”，憑借其穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量和持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新，始終走在行業(yè)前列。

正如一句老話(huà)所說(shuō)：“好馬配好鞍，好膠配好料。”選擇合適的異氰酸酯原料，是打造高性能聚氨酯膠黏劑的關(guān)鍵一步。而聚合mdi，無(wú)疑就是那顆值得信賴(lài)的“定心丸”。

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參考文獻(xiàn)

[1] liu, y., et al. (2020). synthesis and properties of polyurethane adhesives based on modified mdi. journal of applied polymer science, 137(15), 48635.

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作者簡(jiǎn)介：本文由一位熱愛(ài)材料科學(xué)的工程師撰寫(xiě)，平日里喜歡鉆研“怎么把兩個(gè)東西粘在一起”，也喜歡用通俗的語(yǔ)言講清楚那些看似復(fù)雜的道理。

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聚氨酯防水涂料催化劑目錄

• nt cat 680 凝膠型催化劑，是一種環(huán)保型金屬?gòu)?fù)合催化劑，不含rohs所限制的多溴聯(lián)、多溴二醚、鉛、汞、鎘等、辛基錫、丁基錫、基錫等九類(lèi)有機(jī)錫化合物，適用于聚氨酯皮革、涂料、膠黏劑以及硅橡膠等。

• nt cat c-14 廣泛應(yīng)用于聚氨酯泡沫、彈性體、膠黏劑、密封膠和室溫固化有機(jī)硅體系；

• nt cat c-15 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，比a-14活性低；

• nt cat c-16 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用和一定的耐水解性，組合料儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)；

• nt cat c-128 適用于聚氨酯雙組份快速固化膠黏劑體系，在該系列催化劑中催化活性強(qiáng)，特別適合用于脂肪族異氰酸酯體系；

• nt cat c-129 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有很強(qiáng)的延遲效果，與水的穩(wěn)定性較強(qiáng)；

• nt cat c-138 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，良好的流動(dòng)性和耐水解性；

• nt cat c-154 適用于脂肪族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用；

• nt cat c-159 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，可用來(lái)替代a-14，添加量為a-14的50-60%；

• nt cat mb20 凝膠型催化劑，可用于替代軟質(zhì)塊狀泡沫、高密度軟質(zhì)泡沫、噴涂泡沫、微孔泡沫以及硬質(zhì)泡沫體系中的錫金屬催化劑，活性比有機(jī)錫相對(duì)較低；

• nt cat t-12 二月桂酸二丁基錫，凝膠型催化劑，適用于聚醚型高密度結(jié)構(gòu)泡沫，還用于聚氨酯涂料、彈性體、膠黏劑、室溫固化硅橡膠等；

• nt cat t-125 有機(jī)錫類(lèi)強(qiáng)凝膠催化劑，與其他的二丁基錫催化劑相比，t-125催化劑對(duì)氨基甲酸酯反應(yīng)具有更高的催化活性和選擇性，而且改善了水解穩(wěn)定性，適用于硬質(zhì)聚氨酯噴涂泡沫、模塑泡沫及case應(yīng)用中。