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高性能水性聚氨酯胶粘剂

发布时间:2013-04-07

  目前,世界合成胶粘剂发展的趋势突出表现为环保和高性能化[1]。随着环保法规的日趋严格,各发达国家大力研制水性胶粘剂。由于水性聚氨酯胶粘剂的综合性能优越,在各类水性胶粘剂中独树一帜,近年来受到国内外的广泛关注,特别是高性能水性聚氨酯胶粘剂的开发研究已成为热点课题[2-6]。


  1、水性聚氨酯


  水性聚氨酯是配制水性聚氨酯胶粘剂的基础物质和关键组分,它的性能直接决定胶粘剂的最终性能。根据粒子所带电荷种类,水性聚氨酯可分为阴离子,阳离子,非离子三种类型。水性聚氨酯的制备一般是先合成一定分子量的聚氨酯预聚体,然后在剪切力作用下将预聚体分散在水中。目前其制备方法以亲水单体扩链、自乳化法为主(所谓亲水单体扩链法),即在聚氨酯预聚体的分子结构中引入亲水性扩链剂,所得聚合物无需外加乳化剂就能直接分散于水中形成水性聚氨酯。亲水单体扩链法的合成工艺有溶剂法、预聚物分散水中扩链法、熔融分散缩聚法等,各种制备方法比较见表1[7]。


  早在四、五十年代,水性聚氨酯已有少量的研究,但由于贮存稳定性差等原因,这项研究工作进展不大,直到1972年德国Bayer公司正式将聚氨酯水分散液作为皮革涂料后,才开始迅速发展[8]。据报道,1992年至1997年间水性聚氨酯的年平均增长率为8%[9]。


  我国从70年开始研究水性聚氨酯,近年来研究工作也十分活跃[10]。研制工作具有以下特点:


  (1) 从产品结构来看,主要是乳液型,水溶性次之,胶乳型则不常见。


  (2) 从原料来看,多元醇主要用聚醚型,聚酯型次之,聚碳酸酯极少见。异氰酸酯的品种更少,只有TDI,HDI、MDI仅见报道。扩链剂多用醇类,胺类较少使用。


  (3) 从制备方法及种类来看,一般是自乳化,羧酸型、阴离子体系;外乳化,磺酸型,季铵盐型乳化体系较少;熔融分散,固体自发分散法等则未涉及。


  (4) 从理论与应用角度来看,着重应用开发,理论研究很少。


  欲配制高性能水性聚氨酯胶粘剂,必须制备高性能水性聚氨酯。大多数水性聚氨酯主要是线性热塑性聚氨酯,由于其涂膜没有交联,分子量较低,因而耐水性,耐溶剂性,胶膜强度等性能还较差。为提高水性聚氨酯的性能,必须对其进行改性。


  2、水性聚氨酯的改性


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