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发布时间:2021-07-18 09:59:49 阅读: 来源:装模车厂家

水性聚氨酯胶粘剂开发应用进展

水性聚氨酯胶粘剂(简称PU胶)是水性胶粘剂中的重要一类,以其优良的粘接性、突出的耐油、耐冲击、耐磨、耐低温等特性,近年来得到了迅速发展。

1水性PU胶的定义及分类

水性PU胶是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂。其分类方法很多,按外观和粒径可分为3类,即聚氨酯乳液、聚氨酯分散液和聚氨酯水溶液。实际应用最多的是聚氨酯乳液和分散液[1]。

1.1聚氨酯乳液

聚氨酯乳液是指水分散体中含有乳化剂的聚氨酯分散体系。可通过外乳化法制得。其粒径 0.1 m,外观白浊。由于这种聚氨酯不易溶于水,因此需通过强力搅拌,依靠剪切力和大量乳化剂作用将聚氨酯强制乳化分散于水中。大多数外乳化聚氨酯乳液的产品粒径粗大,且亲水性小分子乳化剂的残留,会影响固化后聚氨酯胶膜的性能,现在已经逐步向自乳化聚氨酯分散液方向发展。

1.2聚氨酯分散液

通常将不含有乳化剂的聚氨酯分散体叫水性聚氨酯分散体,或聚氨酯分散液,其粒径在0..1 m,外观半透明,可通过内乳化或自乳化法制得。采用带有成盐亲水基团的物质与预聚体的--NCO基团反应生成亲水的聚氨酯盐,这种聚氨酯盐不用加入乳化剂,经搅拌可直接分散于水中得到半透明分散体。根据聚氨酯分子中所引入的亲水基团的不同,又可将其分为阴离子型、阳离子型和非离子型。在成膜过程中水分逐渐被排除,其分子链问及离子基团间呈有规律的排布,不但存在静电作用和氢键力,而且分子之间还发生交联反应,形成络结构。由于没有乳化剂的存在,这些粒子对机械搅拌、加热或稀释的敏感性不大,耐电解质;胶膜牢固且富有弹性,粘附力强。

1.3聚氨酯水溶液

聚氨酯水溶液是指所生成的聚氨酯分子溶于水中而形成的溶液。其粒径 0.001 m,外观透明,稳定性良好。但由于聚氨酯水溶液中聚合物的亲水性好,致使其胶膜的耐水性等性能比前2者差,而且工艺复杂,成本也较高,其应用受到了限制。

2水性聚氨酯胶粘剂的现状及应用

国外在20世纪50年代就开始了水性PU胶的研究,直到80年代才在技术上取得突破,90年代推向市场[2]。我国的研究始于20世纪70年代初,近年来研究工作十分活跃,但与国外水平相比,仍处于开发阶段[3]。

随着经济高速发展,环保要求越来越高,国内许多单位都积极投入到水性聚氨酯的研发中,据不完全统计,目前我国水性PU胶粘剂的科研、生产单位已有上百家。水性PU胶粘剂具有耐低温、柔韧性、粘接性能好、胶膜物性可调节范围宽等优点,已在植绒、多种层压制品的粘合(包括薄膜、织物、棉或化纤、无纺布、纸张、食品包装复合塑料薄膜等)、汽车内饰材料的粘接、木工、压敏胶、制鞋等领域得到广泛应用。

2.1植绒胶粘剂

水性聚氨酯具有优良的柔韧性,性能超过了丙烯酸乳液胶粘剂,可用作植绒胶。如许戈文[5]等人研制出的环氧改性聚氨酯阳离子乳液体系,其粘附力、耐水性、耐溶剂性、手感等方面性能优还使用了1个双组分MK5/8ULPK⑵KVV混合头异。

2.2层压制品及复合包装

聚氨酯胶粘剂中含有异氰酸酯基(-Nc0)和氨基甲酸酯基(-NHCOO-),与含有活性氢的材料有着优良的粘接力,还可与被粘材料产生氢键作用,使粘合更加牢固。聚氨酯胶粘剂的配方可调,胶层从柔性到刚性可任意调整,适合多种材料复合包装及层压复合的要求。另外由于胶膜气味小、无毒,特别适用于食品包装复合薄膜及装饰用复合胶粘剂。

安徽大学绿色高分子材料重点实验室研制的PU-5080水性聚氨酯胶粘剂可用于磁层压、织物处理、材料粘合等领域,固含量(30 1)%,PH值6~9,断裂伸长率 400%,拉伸强度 13MPa。

2.3木材从而缩短实验时间胶粘剂

木材加工是胶粘剂最大的应用领域。胶合板、纤维板、刨花板常用的胶粘剂有脲醛、三聚氰胺-甲醛、酚醛树脂胶等。采用'三醛树脂'制造复合板材,一般要求木材水分质量分数在2%以内,而未经干燥处理的木材水分质量分数在10%左右甚至更高,需要经过干燥处理才能进行复合加工,否则压制时可能产生爆裂。另外,三醛树脂在粘接及制品使用过程中会产生有刺激性气味的甲醛,对环境造成污染。脲醛胶粘的制品耐水性较差,聚醋酸乙烯乳液则耐水性及耐热性均不佳,热压时易透胶。而采用乙烯基水性聚氨酯胶粘剂可克服以上缺点,能在室温下胶接木材,具有初粘性高,对较湿的木材也能适应等优点。胶层的耐热性和耐老化性能良好。

日本首先开发了水性乙烯基PU系木材胶粘剂,简称API,后改名为水性高分子-异氰酸酯系木材胶粘剂(WPI)。该类胶粘剂初粘性高,可常温胶接,最终粘接强度高,胶层耐水、耐久性良好,粘接木材时受压时间短,操作简便,胶粘剂呈中性,对木材无污染[6]。

当前我国面临着资源保护和环境污染的巨大压力2.4鞋用胶粘剂

前几年我国一些三资鞋厂已开始使用水性PU胶。目前每年单从我国出口到国外的4大名牌(Nike等)所用的水性PU胶就达到2万t[2实际上是载荷-伸长曲线(见图)]。由于国产水性PU胶在固化速度、初粘性、耐热性等方面均不及溶剂型胶,因此国内市场上的鞋用水性PU基本上为进口产品。据报道,山西省应用化学研究院开发、山西运城华阳工贸公司生产的PUWD26210水性胶对鞋材具有良好的粘接性[2]。

2.5压敏胶从而产生误差料或小直径金属丝型的材料的拉伸实验中

乳液压敏胶的用途是制造胶带、不干胶标签等,也可直接使用,广泛用于办公、建筑、家具、车辆等领域。目前丙烯酸类乳液使用较多。而考虑到耐老化、耐寒、粘接强度、透明性、无毒等因素,聚氨酯可成为水性压敏胶中一种新型优良品种。PU乳液的分子质量不宜过大。日特开昭62 297375报道了日本花五株式会社研制的一种阴离子型PU乳液,用环氧交联得到的压敏胶耐水性好、强度高、稳定性好[8]。该实验研制的环氧改性水性PU压敏胶,乳液稳定,用于铝板与薄膜及海绵与海绵粘接,具有非常好的初粘性和持粘性。

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