基本介紹
- 中文名：水性聚氨酯膠粘劑
- 性質：化學物品
- 領域：化學
- 特點：柔性好
概念,特點,分類,參考配方,研究進展,
概念
聚氨酯膠黏劑具有軟硬度可調節、耐低溫、柔韌性好、粘接強度大等優點,能粘接金屬、非金屬等多種材料,用途越來越廣。但是目前整個聚氨酯膠黏劑行業仍以溶劑型為主。
隨著人們的安全和環保意識的加強,水性聚氨酯膠黏劑的研究得以迅速發展。水性聚氨酯膠黏劑是指將聚氨酯溶於水或分散於水中而形成的膠黏劑,與溶劑型相比具有無溶劑、無污染、成膜性好、粘接力強、和其他聚合物尤其是乳液型聚合物易摻混有利於改性等優點。90年代後已逐漸在汽車內飾物粘接、廚房用品製造、複合薄膜製造、鞋底鞋幫粘接、服裝加工等方面得到套用。但是還存在許多缺點,需要通過各種改性,完善其功能。
特點
水性聚氨酯膠粘劑除了保持聚氨酯的優點外，與溶劑型聚氨酯膠粘劑相比，還有其獨特之處。
(1)以水為介質，無毒不燃，無公害、無危險，氣味小，不污染環境，節省能源，適用於易被有機溶劑侵蝕的基材。
(2)粘度較低，且可用水溶性增稠劑和水進行調節，操作方便，殘膠易於清理。
(3)可與多種水性樹脂混合，利於改進性能和降低成本，但要注意離子性質和酸鹼性，以防凝聚。
(4)含有羧基、羥基等基團，在適宜條件下可參與反應，產生交聯，提高性能。
(5)對非極性基材的濕潤性差。
(6)乾燥速度慢，初始粘性低，並且耐水性不佳。
分類
水性聚氨酯膠粘劑可按多種方法進行分類：
(1)、按聚氨酯的結構分類
A、 按原料及結構可分為聚氨酯乳液、乙烯基聚氨酯乳液、多異氰酸酯乳液、封閉型聚氨酯乳液。
B、按分子結構可分為線性聚氨酯乳液(熱塑性)和交聯型聚氨酯乳液(熱固型)。交聯型又分為內交聯型和外交聯型。
(2)、按親水基團的性質分類
A、陰離子型：大多數水性聚氨酯膠粘劑是以含羧基或磺酸鹽擴鏈引入羧基或磺酸離子。
B、陽離子型：一般是指主鏈或側鏈上含有銨離子(多為季銨離子)或硫離子的水性聚氨酯。
C、非離子型：分子中含有非離子型親水鏈段或親水性基團。
D、混合型：分子結構中同時存在離子型和非離子型親水鏈段或基團。
(3)、按製備方法分類：A、自乳化法和外乳化法;B、預聚體法、丙酮法、熔融分散法;C、 酮亞胺-甲酮連氮法。
(4)、按使用形式分類：按使用形式可分為單組分和雙組分水性聚氨酯膠粘劑。
參考配方
成分 | 質量百分比 | 成分說明 |
羧酸型水性聚氨酯 | 50~55% | |
鄰苯二甲酸二丁酯 | 5~10% | 最好不加，不然降低粘性，降低耐溫性 |
二甲苯 | 0~1% | 增加了VOC排放 |
十二烷基苯磺酸鈉 | 0~1% | 自乳化型不需要外加乳化劑 |
水 | 餘量 |
研究進展
進入21世紀以來，PU的套用領域不斷拓寬，特別是世界範圍內日益高漲的環保要求，更加快了水性聚氨酯工業的發展步伐。經過幾十年的發展，PU產品在汽車塗料、膠粘劑等領域已接近或達到溶劑型產品水平，原料生產實現了規模化；由於異氰酸酯、聚醚多元醇等PU基本原料的先進生產技術只掌握在少數幾家跨國公司（如BASF、Bayer、Huntsman和DuPont等）手中，他們在世界各地建立了特大規模（10萬t/a以上）的生產裝置，這對規模較小、技術相對落後的中國原料企業的發展構成了一定威脅。國外水性聚氨酯膠粘劑的發展速度明顯快於其它膠粘劑產品，且品種多、產量大（如拜耳公司U53、U54等系列產品，大日本油墨公司的Hydran Hw及AP系列產品，日本公司的PU乳液CVC36及水性乙烯基PU膠粘劑CU系列產品等），這些膠粘劑一般都具有較好的初粘性、耐水性和耐溫性等。近年來環境保護的壓力迫使一些傳統產品逐漸淡出市場，而水性高固含量和粉末產品等逐漸成為主流產品。水性聚氨酯膠粘劑以其獨特的優異性能，正面臨前所未有的發展機遇，需求量正以16%~30%的速度增長，是其他膠粘劑產品增長速度的2倍以上，並且向著高性能、功能化和進一步擴大套用領域的方向發展。
中國於20世紀70年代初就開始了對水性聚氨酯的研究。PU在中國最早用於製備電泳漆，隨後人們研製出了織物整理用水溶性PU以及用作皮革塗飾劑的PU乳液。進入20世紀80年代後，中國對WP膠粘劑的研究速度加快，但與國外系列化、工業化的水平相比，仍處於起步階段，存在原料和製備方法單一、品種少、理論研究不足和套用研究不夠深入等問題。從產品結構來看，主要是乳液型，水溶性次之膠乳型則不常見；從原料來看，多元醇主要用聚醚型，聚酯型次之，聚碳酸酯等其他類型極少見，異氰酸酯的品種就更少[常用的只有TDI（甲苯二異氰酸酯），而HDI（六亞甲基二異氰酸酯）和MDI（二苯基甲烷二異氰酸酯）僅見報導]；從製備方法及種類來看，一般是自乳化羧酸型、陰離子體系，季銨鹽自乳化體系較少，熔融分散、固體自發分散法等則尚未涉及；從理論與套用角度來看，著重套用開發，理論研究較少。國內水性聚氨酯膠粘劑的研究側重於改性研究，改性後的水性聚氨酯膠粘劑在特定方面具備特定的性能在不同的套用環境中可發揮出不同的優勢作用。
