聚氨酯胶黏剂.docx

水性聚氨酯胶粘剂概述

学号：1001130713
姓名：李奇

水性聚氨酯胶粘剂概述
摘要:随着我国环保法规的日趋完善和人们环保意识的不断深化，环保型胶粘剂将成为未来胶粘剂市场的主流。水性聚氨酯胶粘剂作为一类高性能的水性胶粘剂在很多场合已经能够逐步代替溶剂型胶粘剂。本文介绍了水性聚氨酯胶粘剂的制备方法、性能及分类、改性方法、应用方面。最后对水性聚氨酯胶粘剂的发展趋势进行了展望。
关键词：水性聚氨酯胶粘剂；制备；改性；应用
前言
随着经济和科学的发展，工业、农业、交通、医疗、国防和人们日常生活中都离不开胶粘剂。我国胶粘剂工业起步于20世纪50年代末，进入90年代后，胶粘剂工业有了突飞猛进的发展，胶粘剂已成为一类重要的精细化工产品。
聚氨酯胶粘剂因其主体树脂中含有大量极性基团和活性反应基团，可对多种基材(如金属、塑料、木材、橡胶、织物、玻璃等)有良好的粘接性；其合成原料和助剂种类繁多，所制得的树脂组成、结构和胶粘剂配方变化范围大，相应地其性能变化范围也大，胶膜可从热塑性到热固性，从柔软的弹性体到坚硬的塑料，能满足不同基材粘接和使用条件的要求。特别是聚氨酯胶粘剂还有一些特殊的优点，如极好的耐寒性、耐油性、耐磨性、韧性等，因此国内外发展很快，已大量应用于制鞋、复合包装、织物复合、人造板、木材加工、建筑、汽车、航空、航天以及广泛的通用粘接。
目前聚氨酯胶粘剂仍以溶剂型为主，有机溶剂易燃易爆、易挥发、气味大、使用时造成空气污染，具有一定的毒性。近年来世界各国都在加强环境保护和工业卫生立法，限制有机溶剂用量的形势越来越严峻，如欧洲对胶粘剂VOC限量即将规定到35g/L，美国食品和药物管理局(FDA)、欧盟EU901/128以及德国BgVV都明确提出用于食品、药品包装的胶粘剂等，只要含非规定的化学品一律禁止使用。因此发达国家使用溶剂型胶粘剂复合包装的比例已从10年前的80%降到目前的30%。所以，聚氨酯胶粘剂从溶剂型向水性化转变是世界各国共同努力的方向。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。按其外观和粒径，可将水性聚氨酯分为三类：聚氨酯水溶液(粒径<0.001，外观透明)、聚氨酯分散液(粒径0.001～0.1µm，外观半透明)、聚氨酯乳液(粒径>0.1，外观白浊)。水性聚氨酯以水为基本介质，不含有机溶剂，是环境友好型产品。由于其无毒、不易燃烧、不污染环境、节能、安全可靠、易操作和改性等优点，使它在织物、皮革涂饰、木材加工、建筑、造纸等行业得到广泛应用，并逐步代替了溶剂型聚氨酯。特别是近些年，由于溶剂价格较高和环保部门对有机溶剂使用和废物排放的严格限制，使水性聚氨酯成为一个重要的发展方向。
水性聚氨酯胶粘剂的制备方法
制备水性聚氨酯胶粘剂，首先需要制备稳定的水性聚氨酯。水性聚氨酯的制备包括2个步骤：由低聚物二醇参与，形成高分子质量的聚氨酯或中高分子质量的聚氨酯预聚体，在剪切力作用下在水中分散成乳液。含NCO端基的聚氨酯预聚体在适当的乳化剂和剪切力作用下可在水中分散或乳化，即外乳化法。然而用这种方法制得的分散液极其粗糙且不稳定。因此，在分散于水中之前要对聚氨酯进行亲水改性，通常是在聚氨酯结构中引入离子基团或亲水链段，以实现自乳。
1、外乳化法
先制成适当分子质量的聚氨酯预聚体或溶液,然后加入乳化剂,在强烈搅拌下强制性地将其分散于水中,制成PU乳液或分散液。预聚体的黏度愈低,愈易于乳化,加入少量可溶于水的有机溶剂也有益于乳化。最好的方法是在乳化剂的存在下将预聚体和水混合,冷却后在均化器中使之分散成乳液。由于此法制得的PU乳液中的大部分-NCO端基在相当长的时间内保持稳定,且胺基与-NCO基的反应比水快了一个数量级,因此,外乳化法在多数情况下可在水中扩链,生成高相对分子质量的聚氨酯-聚脲乳液。此法的关键之一是选择合适的乳化剂。这种聚氨酯分散液极其粗糙且很不稳定,残留的亲水性小分子乳化剂还影响固化后聚氨酯胶膜的性能。
2、预聚体分散法
预聚体分散法是在没有或少量溶剂存在情况下将亲水成分导入预聚体中，得到一定粘度范围的预聚体，然后直接在水中乳化的同时进行链增长反应从而得到稳定的水性聚氨酯。该法的优点是可仅加少量甚至不加溶剂，预聚体就能在剪切力的作用下乳化,从而只需回收少量或不回收溶剂。缺点是在搅拌情况下加入水乳化时，发生使PU分子扩链的端异氰酸酯基团与的水反应，若反应控制不当易产生凝胶。因此该法仅对活性不高、在水中反应缓和的脂肪族和脂环族异氰酸酯合成的预聚体适用。所得产品耐光性能突出，粘接性能也不差，成为工业生产中最常用方法。
3、丙酮法
先制得端NCO基的高黏度预聚体,加入丙酮、丁酮、四氢呋喃等低沸点溶剂以降低黏度,增加分散性,同时充当油性基和水性基的媒介。然后用亲水单体