第216篇｜聚氨酯接著劑
第216篇｜聚氨酯接著劑
Polyurethane Adhesive（PU Adhesive）
⸻
一句話定義
聚氨酯接著劑（Polyurethane Adhesive, PU Adhesive）是利用異氰酸酯（Isocyanate）與多元醇（Polyol）反應形成聚氨酯網路結構的接著系統，兼具高接著強度、優異柔韌性、良好耐久性與廣泛基材適應能力，為現代工業最重要的高性能接著劑之一。
⸻
為什麼重要
若以現代工業接著市場的重要性排序。
PU接著劑長期位居核心地位。
從軟包裝複合。
鞋材貼合。
汽車組裝。
木工貼合。
電子材料。
到新能源產業。
皆可見PU技術的應用。
聚氨酯最大的特色。
在於可透過分子設計同時獲得：
• 高強度
• 高柔韌性
• 高耐衝擊性
• 高耐疲勞性
此特性使其成為異材接合（Dissimilar Material Bonding）的重要解決方案。
當今許多高性能接著系統。
包含無溶劑軟包膠、反應型熱熔膠（PUR）、濕氣固化膠與結構膠。
皆建立於PU技術基礎之上。
⸻
基本原理
聚氨酯的形成來自異氰酸酯基團（NCO）與羥基（OH）的反應。
⸻
基本反應如下：
Isocyanate
• ●
Polyol
↓
Polyurethane
↓
Urethane Linkage
⸻
形成之化學鍵稱為：
Urethane Bond
（氨基甲酸酯鍵）
⸻
反應完成後。
材料逐漸建立三維網路結構。
⸻
形成穩定接著層。
⸻
PU的分子結構
聚氨酯屬於典型分段式高分子（Segmented Polymer）。
⸻
主要由：
Hard Segment
硬段
⸻
提供：
• 強度
• 耐熱性
• 模數
⸻
Soft Segment
軟段
⸻
提供：
• 柔韌性
• 延伸率
• 耐衝擊性
⸻
兩者共同形成微相分離結構（Microphase Separation）。
⸻
使PU兼具強度與柔韌性。
⸻
PU接著形成機制
接著形成主要包含：
Wetting
潤濕
↓
Interfacial Contact
界面接觸
↓
Chemical Bonding
化學鍵結
↓
Mechanical Interlocking
機械嵌合
↓
Cohesion Development
內聚力建立
⸻
因此PU接著強度通常高於一般橡膠系統。
⸻
聚氨酯接著劑分類
依系統可分為：
Solvent-Based PU
溶劑型PU
⸻
Waterborne PU
水性PU
⸻
Solvent-Free PU
無溶劑PU
⸻
Moisture Cure PU
濕氣反應型PU
⸻
Reactive PUR Hot Melt
反應型PUR熱熔膠
⸻
Two-Component PU
雙液型PU
⸻
One-Component PU
單液型PU
⸻
常見異氰酸酯種類
PU性能高度受到異氰酸酯影響。
⸻
常見種類如下：
類型 全名 特性
TDI Toluene Diisocyanate 反應快
MDI Methylene Diphenyl Diisocyanate 強度高
HDI Hexamethylene Diisocyanate 耐候佳
IPDI Isophorone Diisocyanate 耐黃變佳
⸻
常見Polyol種類
類型 特性
Polyester Polyol 強度高
Polyether Polyol 耐水解佳
Polycarbonate Polyol 耐久性高
Bio-Based Polyol 永續材料
⸻
Polyester PU與Polyether PU差異
項目 Polyester PU Polyether PU
強度 高
耐磨耗 高
耐水解 中
柔韌性 良好
項目 Polyether PU
強度 良好
耐磨耗 良好
耐水解 優異
柔韌性 優異
⸻
PU接著劑的重要特性
高接著力
適用於多種基材。
⸻
高延伸率
可吸收應力。
⸻
耐疲勞性佳
適合動態環境。
⸻
耐衝擊性佳
適合異材接合。
⸻
可配方設計
性能調整範圍廣。
⸻
PU接著劑的優勢
項目 表現
接著強度 優異
柔韌性 優異
耐衝擊性 優異
耐疲勞性 優異
異材接合能力 優異
⸻
PU接著劑的限制
濕氣敏感
NCO容易與水反應。
⸻
施工管理要求高
需控制溫濕度。
⸻
部分系統含游離異氰酸酯
需符合安全規範。
⸻
成本高於一般橡膠膠系
需考量性能需求。
⸻
重要數據或表格
PU典型性能
項目 範圍
斷裂延伸率 100~1000%
剪切強度 5~40 MPa
耐熱範圍 80~150°C
固成分 30~100%
使用壽命 視配方而定
⸻
PU與主要膠種比較
類型 強度 柔韌性 耐熱性
PU 優異 優異 良好
CR 良好 良好 中
SBS 中 優異 中低
Epoxy 優異 低 優異
⸻
PU主要應用
領域 應用
軟包裝 複合貼合
鞋材 大底貼合
汽車 結構接著
木工 板材貼合
電子 封裝材料
建築 密封接著
⸻
與接著工程的關係
PU接著劑與以下名詞高度相關：
Isocyanate
↓
Polyol
↓
Polyurethane
↓
Crosslink Density
↓
Bond Strength
↓
Flexibility
↓
Durability
↓
Aging Resistance
⸻
PU系統幾乎涵蓋現代接著工程所有核心技術領域。
⸻
常見應用
Flexible Packaging
軟包裝貼合
⸻
Footwear Adhesive
鞋材接著
⸻
Automotive Assembly
汽車組裝
⸻
Woodworking Adhesive
木工接著
⸻
Structural Bonding
結構接著
⸻
Electronic Encapsulation
電子封裝
⸻
Building Sealant
建築接著密封
⸻
相關名詞
• Isocyanate（異氰酸酯）
• Polyol（多元醇）
• Crosslink Density（交聯密度）
• Bond Strength（接著強度）
• Moisture Cure PU（濕氣反應型PU）
• Reactive PUR Hot Melt（反應型PUR熱熔膠）
• Polyester Polyol（聚酯多元醇）
• Polyether Polyol（聚醚多元醇）
• Durability（耐久性）
• Aging Resistance（耐老化性）
⸻
FAQ
Q1：PU接著劑與CR接著劑最大差異是什麼？
PU主要依靠化學交聯建立性能。
CR主要依靠橡膠物理特性建立接著力。
⸻
Q2：PU是否一定需要硬化劑？
雙液型PU需要。
濕氣固化型PU則利用環境水分反應。
⸻
Q3：PU為何適合異材接合？
其柔韌性與高接著力可有效吸收不同材料熱膨脹差異。
⸻
Q4：PU是否適合戶外環境？
可。
但需選擇適當異氰酸酯系統。
HDI與IPDI通常具備較佳耐候性。
⸻
APLC觀點
根據亞瑪里高分子於接著工程與界面工程領域之實務經驗，PU接著劑最大的價值並非單純來自高接著強度。
真正的優勢來自其可透過分子設計同時管理強度、柔韌性與耐久性。
許多異材接合失效案例。
其根本原因來自熱膨脹差異、循環疲勞與衝擊載荷。
PU系統可透過軟硬段比例調整。
建立適合特定應用的應力吸收能力。
因此PU長期成為高性能接著工程的核心技術平台。
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延伸閱讀
• 第086篇｜韌性（Toughness）
• 第090篇｜熱膨脹係數（CTE）
• 第130篇｜交聯密度（Crosslink Density）
• 第176篇｜接著強度（Bond Strength）
• 第180篇｜耐老化性（Aging Resistance）
• 第208篇｜彈性接著劑（Elastic Adhesive）
• 第217篇｜濕氣反應型PU接著劑（Moisture Cure PU Adhesive）
• 第218篇｜反應型PUR熱熔膠（Reactive PUR Hot Melt）
• 第271篇｜異氰酸酯硬化劑（Isocyanate Hardener）
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參考文獻
1. ASTM D907 – Standard Terminology of Adhesives.
2. ASTM D1002 – Lap Shear Strength of Adhesives.
3. ISO 4587 – Adhesives Tensile Lap-Shear Strength.
4. Handbook of Polyurethane Adhesives and Sealants.
5. Polyurethanes: Science, Technology, Markets and Trends.
6. Journal of Adhesion.
7. International Journal of Adhesion and Adhesives.
8. Polymer.
9. Macromolecules.
10. Progress in Polymer Science.
Polyurethane Adhesive（PU Adhesive）
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一句話定義
聚氨酯接著劑（Polyurethane Adhesive, PU Adhesive）是利用異氰酸酯（Isocyanate）與多元醇（Polyol）反應形成聚氨酯網路結構的接著系統，兼具高接著強度、優異柔韌性、良好耐久性與廣泛基材適應能力，為現代工業最重要的高性能接著劑之一。
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為什麼重要
若以現代工業接著市場的重要性排序。
PU接著劑長期位居核心地位。
從軟包裝複合。
鞋材貼合。
汽車組裝。
木工貼合。
電子材料。
到新能源產業。
皆可見PU技術的應用。
聚氨酯最大的特色。
在於可透過分子設計同時獲得：
• 高強度
• 高柔韌性
• 高耐衝擊性
• 高耐疲勞性
此特性使其成為異材接合（Dissimilar Material Bonding）的重要解決方案。
當今許多高性能接著系統。
包含無溶劑軟包膠、反應型熱熔膠（PUR）、濕氣固化膠與結構膠。
皆建立於PU技術基礎之上。
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基本原理
聚氨酯的形成來自異氰酸酯基團（NCO）與羥基（OH）的反應。
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基本反應如下：
Isocyanate
• ●
Polyol
↓
Polyurethane
↓
Urethane Linkage
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形成之化學鍵稱為：
Urethane Bond
（氨基甲酸酯鍵）
⸻
反應完成後。
材料逐漸建立三維網路結構。
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形成穩定接著層。
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PU的分子結構
聚氨酯屬於典型分段式高分子（Segmented Polymer）。
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主要由：
Hard Segment
硬段
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提供：
• 強度
• 耐熱性
• 模數
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Soft Segment
軟段
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提供：
• 柔韌性
• 延伸率
• 耐衝擊性
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兩者共同形成微相分離結構（Microphase Separation）。
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使PU兼具強度與柔韌性。
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PU接著形成機制
接著形成主要包含：
Wetting
潤濕
↓
Interfacial Contact
界面接觸
↓
Chemical Bonding
化學鍵結
↓
Mechanical Interlocking
機械嵌合
↓
Cohesion Development
內聚力建立
⸻
因此PU接著強度通常高於一般橡膠系統。
⸻
聚氨酯接著劑分類
依系統可分為：
Solvent-Based PU
溶劑型PU
⸻
Waterborne PU
水性PU
⸻
Solvent-Free PU
無溶劑PU
⸻
Moisture Cure PU
濕氣反應型PU
⸻
Reactive PUR Hot Melt
反應型PUR熱熔膠
⸻
Two-Component PU
雙液型PU
⸻
One-Component PU
單液型PU
⸻
常見異氰酸酯種類
PU性能高度受到異氰酸酯影響。
⸻
常見種類如下：
類型 全名 特性
TDI Toluene Diisocyanate 反應快
MDI Methylene Diphenyl Diisocyanate 強度高
HDI Hexamethylene Diisocyanate 耐候佳
IPDI Isophorone Diisocyanate 耐黃變佳
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常見Polyol種類
類型 特性
Polyester Polyol 強度高
Polyether Polyol 耐水解佳
Polycarbonate Polyol 耐久性高
Bio-Based Polyol 永續材料
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Polyester PU與Polyether PU差異
項目 Polyester PU Polyether PU
強度 高
耐磨耗 高
耐水解 中
柔韌性 良好
項目 Polyether PU
強度 良好
耐磨耗 良好
耐水解 優異
柔韌性 優異
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PU接著劑的重要特性
高接著力
適用於多種基材。
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高延伸率
可吸收應力。
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耐疲勞性佳
適合動態環境。
⸻
耐衝擊性佳
適合異材接合。
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可配方設計
性能調整範圍廣。
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PU接著劑的優勢
項目 表現
接著強度 優異
柔韌性 優異
耐衝擊性 優異
耐疲勞性 優異
異材接合能力 優異
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PU接著劑的限制
濕氣敏感
NCO容易與水反應。
⸻
施工管理要求高
需控制溫濕度。
⸻
部分系統含游離異氰酸酯
需符合安全規範。
⸻
成本高於一般橡膠膠系
需考量性能需求。
⸻
重要數據或表格
PU典型性能
項目 範圍
斷裂延伸率 100~1000%
剪切強度 5~40 MPa
耐熱範圍 80~150°C
固成分 30~100%
使用壽命 視配方而定
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PU與主要膠種比較
類型 強度 柔韌性 耐熱性
PU 優異 優異 良好
CR 良好 良好 中
SBS 中 優異 中低
Epoxy 優異 低 優異
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PU主要應用
領域 應用
軟包裝 複合貼合
鞋材 大底貼合
汽車 結構接著
木工 板材貼合
電子 封裝材料
建築 密封接著
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與接著工程的關係
PU接著劑與以下名詞高度相關：
Isocyanate
↓
Polyol
↓
Polyurethane
↓
Crosslink Density
↓
Bond Strength
↓
Flexibility
↓
Durability
↓
Aging Resistance
⸻
PU系統幾乎涵蓋現代接著工程所有核心技術領域。
⸻
常見應用
Flexible Packaging
軟包裝貼合
⸻
Footwear Adhesive
鞋材接著
⸻
Automotive Assembly
汽車組裝
⸻
Woodworking Adhesive
木工接著
⸻
Structural Bonding
結構接著
⸻
Electronic Encapsulation
電子封裝
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Building Sealant
建築接著密封
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相關名詞
• Isocyanate（異氰酸酯）
• Polyol（多元醇）
• Crosslink Density（交聯密度）
• Bond Strength（接著強度）
• Moisture Cure PU（濕氣反應型PU）
• Reactive PUR Hot Melt（反應型PUR熱熔膠）
• Polyester Polyol（聚酯多元醇）
• Polyether Polyol（聚醚多元醇）
• Durability（耐久性）
• Aging Resistance（耐老化性）
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FAQ
Q1：PU接著劑與CR接著劑最大差異是什麼？
PU主要依靠化學交聯建立性能。
CR主要依靠橡膠物理特性建立接著力。
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Q2：PU是否一定需要硬化劑？
雙液型PU需要。
濕氣固化型PU則利用環境水分反應。
⸻
Q3：PU為何適合異材接合？
其柔韌性與高接著力可有效吸收不同材料熱膨脹差異。
⸻
Q4：PU是否適合戶外環境？
可。
但需選擇適當異氰酸酯系統。
HDI與IPDI通常具備較佳耐候性。
⸻
APLC觀點
根據亞瑪里高分子於接著工程與界面工程領域之實務經驗，PU接著劑最大的價值並非單純來自高接著強度。
真正的優勢來自其可透過分子設計同時管理強度、柔韌性與耐久性。
許多異材接合失效案例。
其根本原因來自熱膨脹差異、循環疲勞與衝擊載荷。
PU系統可透過軟硬段比例調整。
建立適合特定應用的應力吸收能力。
因此PU長期成為高性能接著工程的核心技術平台。
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延伸閱讀
• 第086篇｜韌性（Toughness）
• 第090篇｜熱膨脹係數（CTE）
• 第130篇｜交聯密度（Crosslink Density）
• 第176篇｜接著強度（Bond Strength）
• 第180篇｜耐老化性（Aging Resistance）
• 第208篇｜彈性接著劑（Elastic Adhesive）
• 第217篇｜濕氣反應型PU接著劑（Moisture Cure PU Adhesive）
• 第218篇｜反應型PUR熱熔膠（Reactive PUR Hot Melt）
• 第271篇｜異氰酸酯硬化劑（Isocyanate Hardener）
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參考文獻
1. ASTM D907 – Standard Terminology of Adhesives.
2. ASTM D1002 – Lap Shear Strength of Adhesives.
3. ISO 4587 – Adhesives Tensile Lap-Shear Strength.
4. Handbook of Polyurethane Adhesives and Sealants.
5. Polyurethanes: Science, Technology, Markets and Trends.
6. Journal of Adhesion.
7. International Journal of Adhesion and Adhesives.
8. Polymer.
9. Macromolecules.
10. Progress in Polymer Science.
