聚氨酯胶粘剂是指分子链中含有氨基甲酸酯基团或异氰酸酯基的一类胶粘剂。由于其分子链中-NCO可以和多种含活泼氢的官能团反应，形成界面化学键结合。
热熔胶膜具有极强的粘附性能，挠曲性好，胶膜坚韧，耐冲击，剥离强度高，良好的耐超低温性、耐油和耐磨性等特点。热熔胶粘剂是一类无溶剂的以热塑性聚合物为基料的固体胶粘剂，受热熔化成液态，以熔体形式应用到基材表面进行粘合。热熔胶具有无毒环保、粘接迅速、节能环保、贮运和使用方便、成本低、应用面广等优点，主要包括EVA、PE、无规PP、聚氨酯等。聚氨酯热熔胶可分为两类：一类是反应型热熔胶，它又可分为端异氰酸酯基预聚物型(湿固化型)和含封闭的异氰酸酯基预聚物型(潜固化型)；另一类是热塑性聚氨酯弹性体热熔胶，是利用组成中的氢键作用发生交联，从而使其具有优异的弹性和强度。前者受热熔融后，遇湿发生反应交联固化；而后者固化过程主要是利用氢键作用发生物理交联，再次受热又会削弱氢键作用，变为粘稠液体，因此可反复加热——冷却固化，产品可回收或二次使用，属于环境友好材料。
二、聚氨酯热熔胶固化反应机理简介
PUR树脂分子链末端有反应型的NCO官能基，由于此官能团中的碳氮双键活性非常高，会与空气或是基材表面的水气反应生成胺基，同时释放出C02，胺基再与其它的NCO基反应形成具有 urea(尿素)官能团的结构。由于在urea结构中仍具有活性氢，因而还会再与未反应完的NCO基作进一步的反应而生成缩二脲结构，完成所谓的交联反应。其与湿气的反应机理如下：
-NCO+H2O→NH2+CO2→-NH-CO-NH-NH-CO-NH-+OCN-→NH-CO-N-CO-NH-
从上面可见，胶粘剂粘接固化是作为反应型固化方式，与一般的EVA型热熔胶剂、水性胶粘剂的固化有本质的区别。根据粘接理论学说，认为有机械理论、吸附理论、扩散理论、静电理论、化学键理论等粘接机理。相对而言，化学键粘接比其粘接方式会获得更高强度的粘力。一般的EVA热熔胶，存在机械、吸附、扩散等粘接理论；而胶粘剂更多存在的是化学键理论粘接，它与基材反应形成一个“不可分割的整体”，所以PUR固化后能产生的优异的粘接强度。
三、热熔胶在书本装订中的应用及其优缺点
1.在书本装订中的应用
随着人们环境意识和健康意识日益提高的今天，社会不再仅仅关注于胶粘剂的功能和应用，对胶粘剂的环保问题的要求愈加严格，发展符合“环保、健康、安全”三大要求的环保型绿色胶粘剂已势在必行。人们的生活水平不断提高，特别是欧美国家，人们追求的印刷产品趋向时尚、新颖、个性化，从而使得生产工序越来越繁复，产品质量要求越来越高。胶粘剂作为一类新型的胶粘剂，具有不含溶剂挥发性、耐热耐寒性、耐溶剂性、耐疲劳性等特点。这些符合当前社会发展的需要。
在印刷包装行业中，胶粘剂被应用于书本装订，印刷品塑一塑、纸一塑覆合，塑料盒制造等方面。PUR热熔胶是带有活性终端团的PUR预聚物，对于印刷纸材来说，当活性终端团曝露在潮湿的空气或纸张达到一定的湿度时，就会发生交联反应。预聚物被湿润后，可以很好地渗透进入纸张中，与纸材中纤维分子发生交联反应，达到较高的粘性和较高的纸张拉力。近20年来，得益于无线装订工艺的发展，热熔胶在书籍装订方面的应用获得了迅猛发展。EVA热熔胶具有良好的粘接性和弹性，目前国内市场上的书籍装订热熔胶绝大部分为EVA型热熔胶。但EVA型热熔胶价格昂贵，且具有记忆性等缺点，因此想打开书时它倾向于合上，想合上时又倾向于打开、书籍被阅读时在装订处形成凹槽或书本突然合上。聚氨酯热熔胶生产工艺简单，成本低廉，可弥补以上缺陷。该胶粘剂弹性、韧性好，粘接强度高，胶粘剂可以反复熔化使用，产品利用率高，具有广阔的应用前景。
2.主要应用优势
在书本装订应用方面，与传统EVA热熔胶相比，PUR热熔胶具有快速固化、使用简便、施胶温度较低、耐冲击耐疲劳、翻平性好、经久耐用、粘接力强、环保等优势。
对印后书本装订而言，PUR热熔胶6小时后即可达到普通EVA热熔胶钉装的强度，而48小时后则可达到很强的粘接效果。纸张的涂布以及油墨、清漆涂层、UV固化层、塑料薄膜等表面性质差异大的材料，都不会对PUR热熔胶的装订性质造成很大的影响，相比于传统的EVA胶粘剂，成品功能性测试(如书本拉页、揭页测试)结果会高出60％以上。传统的EVA热熔胶书本装订施胶温度约为160-180℃，PUR热熔胶施胶温度较低，只需120-150℃，非常适合于对高溫敏感、易变型材质的应用，既可以节约能耗，并且可增加工人的操作安全性。对于厚度较大平装书，传统的EVA热熔胶对书籍需要锁线加工，而PUR热熔胶可以减少此工序，节约成本，缩短生产货期。PUR热熔胶胶层柔软，可使书籍的翻阅与折合极为方便，作为网状交联化合物，它耐冲击振动、耐疲劳表现出优异的性能，对于一些长期使用的书籍如参考书、手册、教课书、烹饪书等所要求书本的翻平性(将书籍翻开的程度)，PUR热熔胶装订无疑是很好的选择。由于PUR热熔胶化学交联反应使得具有高的耐热性、耐低温性、耐溶剂性、耐水性等优异的粘合性能，对于一些长期保存的书籍如写真集、图片年鉴、文物字画、圣经书籍等，PUR热熔胶能完全满足这些书籍的要求。PUR热熔胶具有很佳的粘接力，用胶量比传统的EVA热熔胶少约50％或更少。EVA热熔胶要达到一定的强度(书背施胶厚度根据纸张情况和书本的不同厚度)胶层控制在0.6～2mm之间。在相同情况下 PUR胶层可不分书本厚薄不分纸张情况，一般在0.3 mm左右就可达到同EVA热熔胶一样的强度。PUR热熔胶组成中不含溶剂，固化过程不会造成挥发性溶剂的污染，为环保型胶粘剂未来的发展目标。
3.主要应用缺点
尽管聚氨酯热熔胶的性能特点非常突出，但目前仍存在一些技术问题需要解决，如：降低熔融温度和熔融粘度；提高初粘力；增强产品的柔韧性、耐热性和阻燃性等。PUR热熔胶操作性、操作工艺比传统EVA胶粘剂要求更高，要尽量避免胶粘剂与空气中的水分接触，因此预热熔胶箱内应有氮气作保护。由于PUR热熔胶钉装施胶量可以同比EVA热熔胶少，对机台运行稳定性要求比较高。PUR热熔胶加热使用过程中，可能产生少量有害刺激气体(异氰酸盐)挥发，对熔胶温度控制、通风系统要求高。当PUR热熔胶熔解施胶冷却发生交联反应固化后，不可以重新加热熔融再次使用，而EVA热熔胶作为可塑性树脂可以反复加热使用。
四、书本装订用聚氨酯热熔胶的发展趋势
聚氨酯热熔胶自20世纪30年代研究成功以来，到2007年聚氨酯热熔胶市场需求年平均增长率达到11％以上，成为继水性胶粘剂、EVA热熔胶粘剂第三增长很快的胶粘剂。
对用于书本装订的PUR热熔胶发展也十分迅速。自80年代末90年代初，一代PUR热熔胶开始使用于书本装订，但当时书本施胶后三到六天才达到很佳性能，才可进行书本切边、后加工和运输等，但局限于当时的合成技术，在熔胶操作过程中，较大量的异味残留异氰酸酯单体挥发，对操作工人刺激比较大。到了90年代中后期，第二代PUR热熔胶固化速度缩短到三天，异氰酸酯残留单体得到有效的控制。踏入21世纪，第三代的湿气固化聚氨酯PUR热熔胶得到进一步的完善，书本施胶装订后30分钟可以切书边，6-16小时内得到固化，达到很强的粘接效果。
高速发展的今天，追求更高的生产效能、安全性。显然第三代的PUR热熔胶仍然未能满足生产的需要。一些国际知名的大公司，为缩短PUR热熔胶固化时间做出不断的努力。“UV紫外线加湿气”双固化的PUR热熔胶的概念被提出，并开始批量用于实际生产中。这种热熔胶是在合成生产的过程中，在PUR分子链上接枝一些能与UV反应的单体成分。当书本施胶后，利用在装订设备上安装的UV能量灯，引发PUR热熔胶内的UV单体成分发生交联反应，令PUR热熔胶初步得到固化，然后再与空气水分进一步发生反应直到完全固化。这种PUR热熔胶可以配合设备联机生产、切书边操作，在3分钟内固化程度达到满意效果，与普通EVA热熔胶固化速度相当，甚至，此类型的PUR热熔胶也可以适用于圆脊简装书的装订上。目前，由于此类胶粘剂价格比较贵，仍然未能推广应用。但相信不久的将来，技术的进步，工艺的成熟，必将带给人们更便宜、质量更高的新型PUR热熔胶。
随社会的进步，人们对文化享受、品味追求越来越高，书本、读物、杂志等趋向时尚性、个性化、耐用性、耐收藏性、翻平性、安全性更高的档次。到目前为止，要符合人们的需求，PUR热熔胶膜装订技术是一个很好的选择。可以预测的是，降低PUR热熔胶的价格，提高PUR的易使用性能，扩宽适用性至简装装订工艺是PUR推广使用的很重要的关键所在。
