胶粘剂的设计是以获得最终使用性能为目的,对聚氨酯胶粘剂进行配方设计,要考虑到所制成的胶粘剂的施工性(可操作性)。
聚氨酯由于其原料品种及组成的多样性,因而可合成各种各样性能的高分子材料。例如从其本体材料(即不含溶剂)的外观性严主讲,可得到由柔软至坚硬的弹性体泡沫材料。聚氨酯从其本体性质(或者说其固化物)而言,基本上届弹性体性质,它的一些物理化学性质如粘接强度、机械性能、耐久性、耐低温性,耐药品性,主要取决于所生成的聚氨酯固化物的化学结构。所以,要对聚氨酯胶粘剂进行配方设计,首先要进行分子设计,即从化学结构及组成对性能的影响来认识有关聚氨酯原料品种及化学结构与性能的关系。
2.从原料角度对PU胶粘剂制备进行设计
聚氨酯胶粘剂配方中一般用到三类原料:一类为NCO类原料(即二异氰酸酯或其改性物?多异氰酸酯),一类为oH类原料(即含羟基的低聚物多元醇。扩链剂等,广义地说,是含活性氢的化合物,故也包括多元胺水等),另有一类为溶剂和催化剂等添加剂从原料的角度对聚氨酯胶粘剂进行配方设计,其方法有下述两种：
(1).由上述原料直接配制
最简单的聚氨酯胶粘剂配制法是0H类原料和NCO类原料(或及添加剂)简单地混合直接使用。这种方法在聚氨酯胶粘剂配方设计中不常采用,原因是大多数低聚物多元醇分子量较低(通常聚醚Mr<6000,聚酯Mr<3000),因而所配制的胶粘剂组合物粘度小、初粘力小，有时即使添加催化剂,固化速度仍较慢,并且固化物强度低,实用价值不大。并且未改性的TDI蒸气压较高,气味大。挥发毒性大,而MDI常温下为固态,使用不方便。
(2).NCO类及OH类原料预先氨酯化改性
如上所述,由于大多数低聚物多元醇的分子量较低,并且TDI挥发毒性大,MDI常温下为固态,直接配成胶一般性能较差,故为了提高胶粘剂的初始粘度?缩短产生一定粘接强度所需的时间,通常把聚醚或聚酯多元醇与TDI或MDI单体反应,制成端NCO基或OH基的氨基甲酸酯预聚物,作为NCO成分或OH成分使用。
3.根据性能要求设计PU胶
不同的基材,不同的应用领域和应用环境,往往对聚氨酯胶有一些特殊要求,如在工业化生产线上使用的聚氨酯胶要求快速固化,复合软包装薄膜用的聚氨酯胶粘剂要求耐酸耐水解,其中耐蒸煮软包装用胶粘剂还要求一定程度的高温粘接力,等等。
聚氨酯胶粘剂普遍耐高温性能不足?若要在特殊耐温场合使用,可预先对聚氨酯胶粘剂进行设计，有几个途径可提高聚氨酯胶的耐热性,如:(1)采用含苯环的聚醚聚酯和异氰酸酯原料;(2)提高异氰酸酯及扩链剂(它们组成硬段)的含量;(3)提高固化剂用量;(4)采用耐高温热解的多异氰酸酯(如含异氰脲酸酯环的),或在固化时产生异氰脲酸酯;(5)用比较耐温的环氧树脂或聚砜酰胺等树脂与聚氨酯共混改性,而采用pN技术是提高聚合物相容性的有效途径。
聚酯型聚氨酯胶粘剂的耐水解性较差,可添加水解稳定剂(如碳化二亚胺?环氧化合物等)进行改善?为了提高聚酯本身的耐水解性,可采用长链二元酸及二元醇原料(如癸二酸?1,6—己二醇等),有支链的二元醇如新戊二醇原料也能提高聚酯的耐水解性?聚醚的耐水解性较好,有时可与聚酯并用制备聚氨酯胶粘剂，在胶粘剂配方中添加少量有机硅偶联剂也能提高胶粘层的耐水解性。
提高固化速度的一种主要方法是使聚氨酯胶粘剂有一定的初粘力,即粘接后不再容易脱离?因而提高主剂的分子量。使用可产生结晶性聚氨酯的原料是提高初粘力和固化速度的有效方法，有时加入少量三乙醇胺这类有催化性的交联剂也有助于提高初粘力。添加催化剂亦为加快固化的主要方法。
