KLEJE POLIURETANOWE – PRZEGLĄD WIEDZY
mgr inż. Wiktoria Długosz
Technolog chemiczny
Wprowadzenie
Kleje poliuretanowe stanowią istotny segment materiałów adhezyjnych, znajdujący szerokie zastosowanie w przemyśle budowlanym, motoryzacyjnym, lotniczym i wielu innych dziedzinach. Charakteryzują się bardzo dobrą przyczepnością, wysoką wytrzymałością mechaniczną, odpornością chemiczną, elastycznością, a także odpornością na warunki atmosferyczne i promieniowanie UV.
Poliuretany nie są jednym związkiem chemicznym, lecz całą grupą polimerów. Każdy polimer zawierający w swoim łańcuchu jednostkę uretanową [-O-CO-NH-] uznawany jest za poliuretan
– niezależnie od pozostałych grup funkcyjnych czy budowy strukturalnej. Dlatego poliuretany znajdują zastosowanie nie tylko jako kleje, ale również w elementach konstrukcyjnych i akcesoriach codziennego użytku, takich jak torby, podeszwy butów, klapki, termosy, butelki, sprzęt sportowy, meble, pianki czy materiały izolacyjne. Stanowią one tworzywa sztuczne o niemal nieograniczonych możliwościach zastosowania.
Rys. 1 Jednostka uretanowa -O-CO-NH- obecna w łańcuchu polimeru PU
Chemia klejów poliuretanowych
Główny podział klejów poliuretanowych opiera się na ich składzie:
Jednoskładnikowe (1K PU)
1K PU powstaje w wyniku reakcji poliolu (–OH) z nadmiarem izocyjanianu (–NCO).
Taki klej jest stabilny w zamkniętym opakowaniu, o ile nie zostanie wystawiony na działanie wilgoci
Po nałożeniu na podłoże, klej reaguje z wilgocią z powietrza, tworząc aminę i wydzielając CO₂, co może prowadzić do spienienia kleju. Aby temu zapobiec, do formuły dodaje się środki przeciwpieniące i stabilizatory.
Powstała amina może dalej reagować z grupą izocyjanianową, tworząc wiązania mocznikowe, które dodatkowo wzmacniają strukturę kleju.
Dwuskładnikowe (2K PU)
W dwuskładnikowych systemach poliuretanowych substratami reakcji są poliole (donory grup hydroksylowych –OH) oraz diizocyjaniany (R-(NCO)2), często MDI lub TDI. Główna reakcja zachodząca w tym przypadku to addycja grup izocyjanianowych do grup hydroksylowych, prowadząca do powstania wiązania uretanowego:
Porównanie właściwości 1K i 2K PU
Ze względu na różnice w mechanizmie utwardzania, kleje 1K i 2K PU różnią się także właściwościami gotowego produktu:
Tabela 1 Porównanie właściwości między PU 1K, a PU 2K
| Właściwość | 1 K PU | 2 K PU |
| Stopień usieciowania | Zwykle niższy | Bardzo wysoki, dobrze kontrolowany |
| Wytrzymałość mechaniczna | Dobra | Bardzo wysoka, szczególnie na ścinanie |
| Czas otwarty | Zależny od wilgotności | Można regulować (np. sterować proporcjami składników) |
| Odporność na wodę i chemikalia | Średnia–dobra | Wysoka, dzięki gęstszej sieci wiązań |
| Odporność cieplna | Ograniczona (niższa gęstość sieci) | Wysoka, szczególnie w systemach aromatycznych |
| Elastyczność | Dobra, zależna od prepolimeru | Konfigurowalna – od miękkich do sztywnych PU |
| Kontrola nad utwardzaniem | Zależna od wilgotności | Precyzyjna – sterowana proporcjami składników |
| Grubość warstwy | Ograniczona (możliwość spienienia przez CO₂) | Można nakładać grubą warstwę bez pęcherzyków |
| Trwałość spoiny | Wysoka w warunkach standardowych | Bardzo wysoka – także w trudnych warunkach przemysłowych |
W praktyce gotowe kleje jedno oraz dwuskładnikowe zawierają również dodatkowe substancje mające na celu poprawę ich właściwości użytkowych i dostosowujące je do konkretnych zastosowań. Przykładowe dodatki to środki przeciwpieniące, środki sieciujące, wypełniacze, stabilizatory UV, antyutleniacze, plastyfikatory i wiele innych. Pozwala to na precyzyjne kształtowanie parametrów kleju i dostosowanie go do najbardziej wymagających aplikacji.
W ofercie firmy Renove znajdą Państwo kleje poliuretanowe o szerokim zakresie właściwości i zastosowań – od produktów konstrukcyjnych po rozwiązania do mniej wymagających aplikacji. Zapraszamy do zapoznania się z naszą ofertą.
Źródła
- Randall, D., & Lee, S. (2002). The Polyurethanes Book. John Wiley & Sons
