聚氨酯胶粘剂是指在分子链中含有氨基甲酸酯基团(-NHCOO-)或异氰酸酯基(-NCO)的胶粘剂。聚氨酯分子链中含有强极性的氨基甲酸酯基和异氰酸酯基，而表现出较强的活性和极性。聚氨酯胶粘剂具备优异的抗剪切强度和、抗冲击特性，能耐受冲击振动和弯曲疲劳等性能，因此在软包装、铝蜂窝板、木材、路面、制鞋等领域得到广泛应用。
1 聚氨酯胶粘剂发展历程
聚氨酯胶粘剂的发展始于20世纪30年代，至今已有90多年的发展历史。我国聚氨酯胶粘剂发展起步比较晚，从50年代才逐渐开展聚氨酯胶粘剂的相关研究，期间开发了多种聚氨酯单、双组份胶粘剂产品，并成功实现产业化。1956年成功开发了三苯基甲烷三异氰酸酯，甲苯二异氰酸酯、双组分溶剂型聚氨酯胶粘剂也实现产业化生产，目前仍是我国聚氨酯胶粘剂中产量最大和应用最广的品种。从80年代末起我国的聚氨酯胶粘剂行业进入了高速发展时期，成功实现聚氨酯胶粘剂产品多样化，并在鞋业、木材、软包装等多个领域实现应用。当时国内聚氨酯产业链已形成一定规模的产业集群，但是产品质量与国外相比仍有较大差距。由于缺乏技术支撑，聚氨酯胶粘剂主要以溶剂型为主，对环境造成污染以及对生产人员的身体健康产生危害，随着社会的高速发展，世界各地更加重视环保问题，因此无溶剂聚氨酯胶粘剂得到了更多关注，逐渐成为研究热点。北京市化工研究院引进德国汉高公司的技术，成为我国首家可生产高固含量和无溶剂PU复合膜胶的生产单位。90年代初随我国化工行业的高速发展，国内企业陆续开发无溶剂聚氨酯胶粘剂制的生产技术，推动了无溶剂聚氨酯胶粘的发展及其应用。
2 无溶剂聚氨酯胶粘剂的特点
无溶剂聚氨酯胶粘剂主要分单组份型和双组份型，双组份聚氨酯胶粘剂主剂含有端羟基聚氨酯预聚体，固化剂含有异氰酸酯基团；目前还有以异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体作为主剂，固化剂选择低相对分子质量的多元醇或多元胺等不同类型的产品。无溶剂双组分胶粘剂具备以下优点：无废气、溶剂污染物排放，环境保护适应性较强；粘结强度大，固化时间可控制，克服单组份固化时间慢及产生气泡等缺点；具备优异的抗剪切强度和抗冲击特性，能耐受冲击振动和弯曲疲劳，适用于各种结构性粘接领域；具备较强的耐低温性能；具有的胶膜硬度可调，粘合工艺简便，室温和加热均能固化等特点。由于溶剂型聚氨酯胶粘剂存在污染环境的问题，目前国内大力推广无溶剂聚氨酯胶粘剂的发展。
3 无溶剂聚氨酯胶粘剂的应用
3.1 在软包装的应用
聚氨酯胶粘剂具备优异的粘接性能，能将不同性质的薄膜材料粘接，由此得到具有耐油、耐寒、耐磨性能的透明软包装用复合膜。随着食品工业蓬勃发展，人们对环保、食品卫生安全的要求更高，政府的监管力度也更加严格。无溶剂复合相关技术也得到更多关注，在复合膜包装行业中变得更加重要，国内相关企业也陆续投资建设更多无溶剂复合设备，目前软包装材料逐渐使用无溶剂聚氨酯胶粘剂进行复合，相关技术进入高速发展阶段。以多元醇、异氰酸酯、硅烷偶联剂和一缩二乙二醇等为原料，制得双组分无溶剂聚氨酯胶粘剂，在R为1.6、固化温度为38 ℃的条件下，耐高温性能良好，复合产品能够承受塑膜高温水煮、蒸煮级别的要求可以满足软包装行业的生产要求。
3.2 在木材中的应用
聚氨酯胶粘剂在木材行业的应用十分广泛，通过利用胶粘剂粘接能够使木材应用在各个领域。随着木材资源日趋减少，胶粘剂成为木材加工业和木质人造板工业中不可缺少的关键材料。我国是世界级的人造板消费大国，根据统计2021年我国人造板总产量达到3.25亿立方米。早期以人造板用木材胶粘剂大部分还是使用溶剂型胶粘剂为主，随着社会环保意识的加强，溶剂型胶粘剂逐渐限值使用，部分地区甚至禁止使用，因此国内外科研工作者开展了更多无溶剂型胶粘剂的研究。研究以蓖麻油、多亚甲基多苯基多异氰酸酯和聚丙二醇为主要原料制备得到木材用单组分湿固化聚氨酯胶粘剂，研究表明通过控制蓖麻油和PPG-600的质量比可以有效优化胶粘剂的粘度、耐水性和粘接强度，可用于粘接各类型木材以及高含水率木材。
3.3 在路面中的应用
为应对日益频发的洪涝灾害、水资源、水环境等问题，习近平主席提出了“建设自然渗透、自然积存、自然净化的海绵城市”。建设海绵城市的相关材料不仅要具有优异的透水性，还要具备对环境友好的环保功效和环境美观等功能。近几年国内透水路面和彩色防滑路面发展迅猛，但是路面用聚氨酯胶粘剂大多为溶剂型胶粘剂，对环境和人体都造成极大危害。其次，现阶段聚氨酯胶粘剂制备过程中仍大量使用不可再生的石油类多元醇原料。而植物油作为生物可降解的环境友好型化学原料，将其引入到聚酯多元醇的制备过程中，有效提高了交联密度和粘接牢度，能减少对石油资源的依赖，因此国内更多研究者也开展了植物油基多元醇制备聚氨酯胶粘剂的研究。
3.4 在铝蜂窝板的应用
铝蜂窝夹芯板是采用高韧性的胶粘剂将铝板、铝蜂窝芯、铝板复合而成的材料。铝蜂窝复合材料制备工艺过程中，蜂窝夹层结构的面板和蜂窝之间的胶接质量的好坏关系着粘接后的整体性能，因此胶粘剂的选择十分重要。铝蜂窝板用胶粘剂需要韧性强、抗冲击性能强和粘接性能强等优点，但是市场上大部分铝蜂窝板用胶粘剂存在抗剥离、抗开裂、抗冲击性能差和含溶剂的缺点，极大限制其在高铁、航空高端领域的应用。孙冲等[13]以蓖麻油多元醇为主体树脂，研究树脂多元醇的用量、碳酸钙含量和助剂的添加量，配合异氰酸酯固化剂测试，制得一种适用于铝蜂窝夹芯板的双组分无溶剂聚氨酯胶粘剂。以蓖麻油、聚氧化丙烯二醇、二苯基甲烷二异氰酸酯为主要原料，制备得到双组分聚氨酯结构胶，研究结果分析，当m(蓖麻油)∶m(PPG400)=1∶1时，与MDI-50聚合后，粘接性能最好，利用该胶粘剂复合制成的蜂窝板在室温下平面拉伸强度为4.15 MPa, 滚筒剥离强度大于119(N·mm)/mm, 复合60 d后滚筒剥离强度衰减小于10%。
3.5 在制鞋行业中的应用
在制鞋行业持续更新发展的局势下，我国已成为鞋类生产大国和出口大国，胶粘鞋市场占比最高，所用胶粘剂90%为溶剂型，年用胶量高达30万吨。随着生活水平的提高，人们对于鞋品各方面的要求也越来越高，不只单纯满足于实用性，更多地追求时尚性、舒适性。现阶段国内外更多研究人员开展符合消费群体需求的舒适、环保、多功能化鞋类材料的研究。其中水性聚氨酯胶粘剂作为最具有潜质且制备方法简单的水性鞋用胶粘剂，具有较好的的粘结性能、优异的耐磨、耐油、耐低温、对环境友好等优点，在制鞋业中将逐步替代溶剂型胶粘剂的使用，因此对鞋用水性聚氨酯胶粘剂研发与应用研究也成为热点。
4 聚氨酯胶粘剂的改性研究
聚氨酯胶粘剂在传统行业的应用已经十分成熟，但是随着汽车、造船、航空航天工业的高端领域对聚氨酯胶粘剂的性能要求不断提高，未经改性的聚氨酯胶粘剂的拉伸剪切、剥离强度和耐热性能均达不到使用要求。为了提高聚氨酯胶粘剂的综合性能，通过化学、物理改性的方法提高性能，弥补不足。田立云等分别制备了由纳米SiO2改性的聚酯多元醇、多异氰酸酯多元醇和聚醚多元醇混合而成的改性多元醇混合物组分A和纳米SiO2改性的聚酯多元醇和聚醚多元醇混合而成的多元醇混合物组分B得到了一种强度、韧性和耐热性以及抗介质性和耐水解性能都比较优异的双组份聚氨酯无溶剂复膜胶。曾柳惠等以γ-氨丙基三乙氧基硅烷对聚氨酯/环氧树脂胶粘剂进行改性，形成有机硅与聚氨酯/环氧树脂的互穿网络结构，制成性能优异的有机硅改性聚氨酯/环氧树脂胶粘剂。分析了不同含量的有机硅对改性聚氨酯/环氧树脂胶粘剂的性能影响。当有机硅添加量达到10%时，改性胶粘剂的综合性能优异，接触角达(83±1.0)°,吸水率达0.32%,断裂伸长率达11.25%,拉伸强度达26.99 MPa, 冲击强度达34.50 kJ·m-2,拉伸剪切强度达22.28 MPa。
5 结 语
虽然我国聚氨酯胶粘剂在这四十多年里取得非凡的成就，但与国外聚氨酯胶粘剂的技术水平相比，仍存在一定的差距。现阶段国内的聚氨酯胶粘剂产品结构存在不合理的现象，尤其是产品仍以低价格进行恶性竞争。当相关原材料价格的快速上涨，行业内的中小企业已无法承受，甚至出现倒闭的现象；其次聚氨酯胶粘剂产业集群比较分散，大部分中小企业的生产设备相对落后和不重视产品质量控制，不愿意投入资金采购先进的计量设备、检测仪器，这些导致产品质量不稳定；有效新产品的研发投入不足，无法有效开发更多新产品，开拓新的领域；目前国内溶剂型聚氨酯胶粘剂的产量占比较高，环保型聚氨酯胶粘剂的发展仍不如预期，这些问题都是阻碍我国聚氨酯胶粘剂行业往高精尖和专精特新的方向发展。在国家对环保的法律法规不断的完善以及加大力度整治的情况下，未来聚氨酯胶粘剂将往规模化、集约化的方向发展，高性能、安全无毒、对环境友好的环保型聚氨酯胶粘剂也将受到社会的广泛关注。在聚氨酯胶粘剂产品质量参差不齐的情况下，行业内应根据市场的需求，积极投入研发经费开发研制高性能、高附加值的环保型聚氨酯胶粘剂产品，减少使用不利于环境的传统胶粘剂产品；不断优化环保型胶粘剂的施工工艺和使用新型施胶设备，积极发展我国环保型胶粘剂的品牌产品，更有利于能源和资源的合理利用及环境污染的防治，提高在国内市场、国际市场的竞争力。因此，在研发出高性能、绿色环保聚氨酯胶粘剂的道路上任重而道远。
