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水性聚氨酯知识.pdf

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水性聚氨酯胶知识全解 水性聚氨酯胶的发展概况 水性聚氨酯胶粘剂是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂，有人也 称水性聚氨酯为水系聚氨酯或水基聚氨酯。依其外观和粒径，将水性聚氨酯分为 三类：聚氨酯水溶液(粒径<0.001um，外观透明)、聚氨酯分散液(粒径0.001-0.1 um，外观半透明)、聚氨酯乳液(粒径>0.1，外观白浊)。但习惯上后两类在有关 文献资料中又统称为聚氨酯乳液或聚氨酯分散液，区分并不严格。实际应用中， 水性聚氨酯以聚氨酯乳液或分散液居多，水溶液少。 由于聚氨酯类胶粘剂具有软硬度等性能可调节性好以及耐低温、柔韧性好、 粘接强度大等优点，用途越来越广。目前聚氨酯胶粘剂以溶剂型为主。有机溶剂 易燃易爆、易挥发、气味大、使用时造成空气污染，具有或多或少的毒性。近 10多年来，保护地球环境舆论压力与日俱增，一些发达国家制订了消防法规及 溶剂法规，这些因素促使世界各国聚氨酯材料研究人员花费相当大的精力进行水 性聚氨酯胶粘剂的开发。 水性聚氨酯以水为基本介质，具有不燃、气味小、不污染环境、节能、操作 加工方便等优点，已受到人们的重视。 聚氨酯从30年代开始发展，而在50年代就有少量水性聚氨酯的研究，如 1953年DuPont公司的研究人员将端异氰酸酯基团聚氨酯预聚体的甲苯溶液分 散于水，用二元胺扩链，合成了聚氨酯乳液。当时，聚氨酯材料科学刚刚起步， 水性聚氨酯还未受到重视，到了六、七十年代，对水性聚氨酯的研究开发才开始 迅速发展，1967年首次出现于美国市场，1972年已能大批量生产。70-80年代， 美、德、日等国的一些水性聚氨酯产品已从试制阶段发展为实际生产和应用，一 些公司有多种牌号的水性聚氨酯产品供应，如德国Bayer公司的磺酸型阴离子 聚氨酯乳液ImPranil和DispercollKA等系列、Hoechst公司的Acrym系列、美 国Wyandotte化学公司的X及E等系列，日本大日本油墨公司的HydranHW 及AP系列、日本公司的聚氨酯乳液CVC36及水性乙烯基聚氨酯胶粘剂CU系 列、日本光洋产业公司的水性乙烯基聚氨酯胶粘剂KR系列等等。 在水性类胶粘剂中，我国目前仍以聚丙烯酸酯类乳液胶、聚乙烯醋酸乙烯类 乳液胶、水性三醛树脂等胶粘剂为主。有柔韧性好等特点，有较大的发展前途。 水性聚氨酯胶粘剂的性能特点 1.与溶剂型聚氨酯胶粘剂相比，水性聚氨酯胶粘剂除了上述的无溶剂臭味、 无污染等优点外，还具有下述特点。 (1)大多数水性聚氨酯胶粘剂中不含NCO基团，因而主要是靠分子内极性基 团产生内聚力和粘附力进行固化。而溶剂型或无溶剂单组分及双组分聚氨酯胶粘 剂可充分利用NCO的反应、在粘接固化过程中增强粘接性能。水性聚氨酯中含 有羧基、羟基等基团，适宜条件下可参与反应，使胶粘剂产生交联。 (2)除了外加的高分子增稠剂外，影响水性聚氨酯粘度的重要因素还有离子 电荷、核壳结构、乳液粒径等。?聚合物分子上的离子及反离子(指溶液中的与聚 氨酯主链、侧链中所含的离子基团极性相反的自由离子)越多，粘度越大；而固 体含量(浓度)、聚氨酯树脂的分子量、交联剂等因素对水性聚氨酯粘度的影响并 不明显，这有利于聚氨酯的高分子量化，以提高胶粘剂的内聚强度。与之相比， 溶剂型聚氨酯胶粘剂的粘度的主要影响因素有聚氨酯的分子量、支化度、胶的浓 度等。相同的固体含量，水性胶粘剂的粘度较溶剂型胶粘剂小。 (3)粘度是胶粘剂使用性能的一个重要参数。水性聚氨酯的粘度一般通过水 溶性增稠剂及水来调整。而溶剂型胶粘剂可通过提高固含量、聚氨酯的分子量或 选择适宜溶剂来调整。 (4)由于水的挥发性比有机溶剂差，故水性聚氨酯胶粘剂干燥较慢，并且由 于水的表面张力大，对表面疏水性的基材的润湿能力差。若当大部分水分还未从 粘接层、涂层挥发到空气中，或者被多孔性基材吸收就遽然加热干燥，则不易得 到连续性的胶层。由于大多数水性聚氨酯胶是由含亲水性的聚氨酯为主要固体成 分，且有时还含水溶性高分子增稠剂，胶膜干燥后若不形成一定程度的交联，则 耐水性不佳。 (5)水性聚氨酯胶粘剂可与多种水性树脂混合，以改进性能或降低成本。此 时应注意离子型水性胶的离子性质和酸碱性，否则可能引起凝聚。因受到聚合物 间的相容性或在某些溶剂中的溶解性的影响，溶剂型聚氨酯胶粘剂只能与为数有 限的其他树脂胶粘剂共混。 (6)水性聚氨酯胶粘剂气味小，操作方便，残胶易清理，而溶剂型聚氨酯胶 粘剂使用中有时还需耗用大量溶剂，清理也不及水性胶方便。 表4水性聚氨酯胶粘剂性能 性能项目数值性能项目数值 水性聚氨酯胶粘剂 性状 表面张力，N·m-1 30—6530-65 固含量，％ 胶膜性能, 0—55—50 平均粒径，um 拉伸强度，MPa 50-1000300