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水性聚氨酯的發(fā)展概況

文章出處：原創(chuàng)網(wǎng)責(zé)任編輯：小莉作者：小莉人氣：-發(fā)表時間：2014-07-18 15:53:00

由于水性聚氨酯原料和配方的可多樣化，由水性聚氨酯也能制得從軟質(zhì)到硬質(zhì)的干膜，不同的品種其強(qiáng)度性質(zhì)亦不相同。

一般來說，水性聚氨酯的固態(tài)強(qiáng)度比溶劑型聚氨酯制品的強(qiáng)度差，但通過原料、配方、工藝的選擇，能使水性聚氨酯的性能與溶劑型相媲美。

水性聚氨酯膠粘劑是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的膠粘劑，有人也稱水性聚氨酯為水系聚氨酯或水基聚氨酯。依其外觀和粒徑，將水性聚氨酯分為三類：聚氨酯水溶液(粒徑<0.001um，外觀透明)、聚氨酯分散液(粒徑0.001-0.1 um，外觀半透明)、聚氨酯乳液(粒徑>0.1 ，外觀白濁)。但習(xí)慣上后兩類在有關(guān)文獻(xiàn)資料中又統(tǒng)稱為聚氨酯乳液或聚氨酯分散液，區(qū)分并不嚴(yán)格。實(shí)際應(yīng)用中，水性聚氨酯以聚氨酯乳液或分散液居多，水溶液少。

　　由于聚氨酯類膠粘劑具有軟硬度等性能可調(diào)節(jié)性好以及耐低溫、柔韌性好、粘接強(qiáng)度大等優(yōu)點(diǎn)，用途越來越廣。目前聚氨酯膠粘劑以溶劑型為主。有機(jī)溶劑易燃易爆、易揮發(fā)、氣味大、使用時造成空氣污染，具有或多或少的毒性。近10多年來，保護(hù)地球環(huán)境輿論壓力與日俱增，一些發(fā)達(dá)國家制訂了消防法規(guī)及溶劑法規(guī)，這些因素促使世界各國聚氨酯材料研究人員花費(fèi)相當(dāng)大的精力進(jìn)行水性聚氨酯膠粘劑的開發(fā)。

　　水性聚氨酯以水為基本介質(zhì)，具有不燃、氣味小、不污染環(huán)境、節(jié)能、操作加工方便等優(yōu)點(diǎn)，已受到人們的重視。

　　聚氨酯從30年代開始發(fā)展，而在50年代就有少量水性聚氨酯的研究，如1953年Du Pont公司的研究人員將端異氰酸酯基團(tuán)聚氨酯預(yù)聚體的甲苯溶液分散于水，用二元胺擴(kuò)鏈，合成了聚氨酯乳液。當(dāng)時，聚氨酯材料科學(xué)剛剛起步，水性聚氨酯還未受到重視，到了六、七十年代，對水性聚氨酯的研究開發(fā)才開始迅速發(fā)展，1967年首次出現(xiàn)于美國市場，1972年已能大批量生產(chǎn)。70-80年代，美、德、日等國的一些水性聚氨酯產(chǎn)品已從試制階段發(fā)展為實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用，一些公司有多種牌號的水性聚氨酯產(chǎn)品供應(yīng)，如德國Bayer公司的磺酸型陰離子聚氨酯乳液ImPranil和Dispercoll KA等系列、Hoechst公司的Acrym系列、美國Wyandotte化學(xué)公司的X及E等系列，日本大日本油墨公司的Hydran HW及AP系列、日本公司的聚氨酯乳液CVC36及水性乙烯基聚氨酯膠粘劑CU系列、日本光洋產(chǎn)業(yè)公司的水性乙烯基聚氨酯膠粘劑KR系列等等。

　　在水性類膠粘劑中，我國目前仍以聚丙烯酸酯類乳液膠、聚乙烯醋酸乙烯類乳液膠、水性三醛樹脂等膠粘劑為主。有柔韌性好等特點(diǎn)，有較大的發(fā)展前途。

水性聚氨酯膠粘劑的性能特點(diǎn)

　　1.與溶劑型聚氨酯膠粘劑相比，水性聚氨酯膠粘劑除了上述的無溶劑臭味、無污染等優(yōu)點(diǎn)外，還具有下述特點(diǎn)。

　　(1)大多數(shù)水性聚氨酯膠粘劑中不含NCO基團(tuán)，因而主要是靠分子內(nèi)極性基團(tuán)產(chǎn)生內(nèi)聚力和粘附力進(jìn)行固化。而溶劑型或無溶劑單組分及雙組分聚氨酯膠粘劑可充分利用NCO的反應(yīng)、在粘接固化過程中增強(qiáng)粘接性能。水性聚氨酯中含有羧基、羥基等基團(tuán)，適宜條件下可參與反應(yīng)，使膠粘劑產(chǎn)生交聯(lián)。

　　(2)除了外加的高分子增稠劑外，影響水性聚氨酯粘度的重要因素還有離子電荷、核殼結(jié)構(gòu)、乳液粒徑等。?聚合物分子上的離子及反離子(指溶液中的與聚氨酯主鏈、側(cè)鏈中所含的離子基團(tuán)極性相反的自由離子)越多，粘度越大；而固體含量(濃度)、聚氨酯樹脂的分子量、交聯(lián)劑等因素對水性聚氨酯粘度的影響并不明顯，這有利于聚氨酯的高分子量化，以提高膠粘劑的內(nèi)聚強(qiáng)度。與之相比，溶劑型聚氨酯膠粘劑的粘度的主要影響因素有聚氨酯的分子量、支化度、膠的濃度等。相同的固體含量，水性膠粘劑的粘度較溶劑型膠粘劑小。

　　(3)粘度是膠粘劑使用性能的一個重要參數(shù)。水性聚氨酯的粘度一般通過水溶性增稠劑及水來調(diào)整。而溶劑型膠粘劑可通過提高固含量、聚氨酯的分子量或選擇適宜溶劑來調(diào)整。

　　(4)由于水的揮發(fā)性比有機(jī)溶劑差，故水性聚氨酯膠粘劑干燥較慢，并且由于水的表面張力大，對表面疏水性的基材的潤濕能力差。若當(dāng)大部分水分還未從粘接層、涂層揮發(fā)到空氣中，或者被多孔性基材吸收就遽然加熱干燥，則不易得到連續(xù)性的膠層。由于大多數(shù)水性聚氨酯膠是由含親水性的聚氨酯為主要固體成分，且有時還含水溶性高分子增稠劑，膠膜干燥后若不形成一定程度的交聯(lián)，則耐水性不佳。

　　(5)水性聚氨酯膠粘劑可與多種水性樹脂混合，以改進(jìn)性能或降低成本。此時應(yīng)注意離子型水性膠的離子性質(zhì)和酸堿性，否則可能引起凝聚。因受到聚合物間的相容性或在某些溶劑中的溶解性的影響，溶劑型聚氨酯膠粘劑只能與為數(shù)有限的其他樹脂膠粘劑共混。

　　(6)水性聚氨酯膠粘劑氣味小，操作方便，殘膠易清理，而溶劑型聚氨酯膠粘劑使用中有時還需耗用大量溶劑，清理也不及水性膠方便。

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