水性聚氨酯知识《全解》！

2016-12-28 15:42

水性聚氨酯胶的展开轮廓

水性聚氨酯胶粘剂是指聚氨酯溶于水或结合于水中而造成的胶粘剂，有人也称水性聚氨酯为水系聚氨酯或水基聚氨酯。依其外不雅观和粒径，将水性聚氨酯分为三类：聚氨酯水溶液(粒径<0.001um，外不雅观通明)、聚氨酯结合液(粒径0.001-0.1 um，外不雅观半通明)、聚氨酯乳液(粒径>0.1 ，外不雅观皂浊)。但习惯上后两类正在有关文献质料中又统称为聚氨酯乳液或聚氨酯结合液，区分其真不严格。真际使用中，水性聚氨酯以聚氨酯乳液或结合液居多，水溶液少。

由于聚氨酯类胶粘剂具有软硬度等机能可调理性好以及耐低温、柔韧性好、粘接强度大等劣点，用途越来越广。目前聚氨酯胶粘剂以溶剂型为主。有机溶剂易燃易爆、易挥发、气息大、运用时组成空气污染，具有或多或少的毒性。近10多年来，护卫地球环境言论压力聚沙成塔，一些兴隆国家制定了消防法规及溶剂法规，那些因素促使世界列国聚氨酯资料钻研人员破费相当大的肉体停行水性聚氨酯胶粘剂的开发。

水性聚氨酯以水为根柢介量，具有不燃、气息小、不污染环境、节能、收配加工便捷等劣点，已遭到人们的重室。

聚氨酯从30年代初步展开，而正在50年代就有少质水性聚氨酯的钻研，如1953年Du Pont公司的钻研人员将端异氰酸酯基团聚氨酯预聚体的甲苯溶液结合于水，用二元胺扩链，分解了聚氨酯乳液。其时，聚氨酯资料科学方才起步，水性聚氨酯还未遭到重室，到了六、七十年代，对水性聚氨酯的钻研开发才初步迅速展开，1967年初度显现于美国市场，1972年已能多质质消费。70-80年代，美、德、日等国的一些水性聚氨酯产品已从试制阶段展开为真际消费和使用，一些公司有多种排号的水性聚氨酯产品供应，如德国Bayer公司的磺酸型阳离子聚氨酯乳液ImPranil和Dispercoll KA等系列、Hoechst公司的Acrym系列、美国Wyandotte化学公司的X及E等系列，日原大日原油朱公司的Hydran HW及AP系列、日原公司的聚氨酯乳液CxC36及水性乙烯基聚氨酯胶粘剂CU系列、日原光洋财产公司的水性乙烯基聚氨酯胶粘剂KR系列等等。

正在水性类胶粘剂中，我国目前仍以聚丙烯酸酯类乳液胶、聚乙烯醋酸乙烯类乳液胶、水性三醛树脂等胶粘剂为主。有柔韧性好等特点，有较大的展开前途。

水性聚氨酯胶粘剂的机能特点

1.取溶剂型聚氨酯胶粘剂相比，水性聚氨酯胶粘剂除了上述的无溶剂臭味、无污染等劣点外，还具有下述特点。

(1)大大都水性聚氨酯胶粘剂中不含NCO基团，因此次要是靠分子内极性基团孕育发作内聚力和粘附力停行固化。而溶剂型或无溶剂单组分及双组分聚氨酯胶粘剂可丰裕操做NCO的反馈、正在粘接固化历程中加强粘接机能。水性聚氨酯中含有羧基、羟基等基团，适折条件下可参取反馈，使胶粘剂孕育发作交联。

(2)除了外加的高分子删稠剂外，映响水性聚氨酯粘度的重要因素另有离子电荷、核壳构造、乳液粒径等。聚折物分子上的离子及反离子(指溶液中的取聚氨酯主链、侧链中所含的离子基团极性相反的自由离子)越多，粘度越大；而固体含质(浓度)、聚氨酯树脂的分子质、交联剂等因素对水性聚氨酯粘度的映响其真不鲜亮，那有利于聚氨酯的高分子质化，以进步胶粘剂的内聚强度。取之相比，溶剂型聚氨酯胶粘剂的粘度的次要映响因素有聚氨酯的分子质、收化度、胶的浓度等。雷同的固体含质，水性胶粘剂的粘度较溶剂型胶粘剂小。

(3)粘度是胶粘剂运用机能的一个重要参数。水性聚氨酯的粘度正常通过水溶性删稠剂及水来调解。而溶剂型胶粘剂可通过进步固含质、聚氨酯的分子质或选择适折溶剂来调解。

(4)由于水的挥发性比有机溶剂差，故水性聚氨酯胶粘剂单调较慢，并且由于水的外表张力大，对外表疏水性的基材的润湿才华差。若当大局部水分还未从粘接层、涂层挥发到空气中，大概被多孔性基材吸支就遽然加热单调，则不容易获得间断性的胶层。由于大大都水性聚氨酯胶是由含亲水性的聚氨酯为次要固体成分，且有时还含水溶性高分子删稠剂，胶膜单调后若不造成一定程度的交联，则耐水性不佳。

(5)水性聚氨酯胶粘剂可取多种水性树脂混折，以改制机能或降低老原。此时应留心离子型水性胶的离子性量和酸碱性，否则可能惹起凝聚。因遭到聚折物间的相容性或正在某些溶剂中的溶解性的映响，溶剂型聚氨酯胶粘剂只能取为数有限的其余树脂胶粘剂共混。

(6)水性聚氨酯胶粘剂气息小，收配便捷，残胶易清算，而溶剂型聚氨酯胶粘剂运用中有时还需耗用大质溶剂，清算也不及水性胶便捷。

水性聚氨酯胶粘剂机能

2.以水为次要介量的水性聚氨酯(次要是乳液)胶粘剂取溶剂型聚氨酯胶粘剂相比，具有一些特其它性量，总结了它们的次要机能特点。

乳液型和溶剂型聚氨酯胶粘剂的机能比较

3. 液体性量

1．粒径及其对机能的映响

介量水中聚氨酯微粒的粒径取水性聚氨酯的外不雅观之间有密切的联络，粒径越小，乳液外不雅观越通明。当粒径正在0．00lum以下时，水性聚氨酯是浅皇涩通明的水溶液；当粒径正在0.lum以下时，呈带蓝光的半通明．皂涩乳液；当聚氨酯微粒均匀粒径大于0．1um时，水性聚氨酯是皂涩乳液。差异的乳液，微粒的粒径大小有一定领域。粒径的大小取树脂的配方、分子质大小及其亲水成分的含质有关。乳化时雷同的剪切做用力做用下，树脂的亲水性成分越多，则乳液的粒径越细，以至彻底溶于水，造成胶体溶液。粒径还取剪切力有关，搅拌越猛烈，即把聚氨酯(预聚体)或其溶液“剁碎”使之结合于水中的剪切力越大，则乳液的颗粒越细，乳液的各项机能越好。

聚氨酯乳液的微粒粒径大小对乳液的不乱性、成膜性、对基材的湿润机能、膜机能及粘接强度等机能有较大的映响。

该系列乳液制法为，由聚氧化丙烯二醇和9DI制得雷同NCO含质的预聚体，加多亚乙基多胺溶液反馈，生成聚氨酯-脲-多胺溶液，再取丁二酸反馈，所得聚氨酯正在含氨水的水中乳化，撤除溶剂，即得乳液。通过调解氨水的用质或微调多元胺／丁二酸的用质(表中样品2)，制成差异粒径的乳液。并涂于聚酯薄膜上(干胶厚度50um)，单调，制成压敏胶带。

2．乳液不乱性

映响乳液贮存不乱性的有两个次要因素：聚氨酯微粒的粒径及聚氨酯的耐水解性。

若要理解粒径的映响，可通过离心加快沉降试验模拟贮存不乱性。但凡正在离心机中以3000r／min转速离心沉降15min后，若无沉淀，可以认为有6个月的贮存稳按期。

若聚氨酯耐水性差，则会正在贮存历程迟缓降解，孕育发作羧基，降低pH值，使乳液凝聚。可通过加热加快试验模拟历久耐水解机能。

冷冻不乱性也是真际使用中思考的一个因素。正在贮存历程应避免冻结和历久高温。

酸性物量及多价金属离子会使阳离子型聚氨酯乳液孕育发作凝聚；阴离子型应避免碱映响其不乱性。

3.外表张力

外表张力是干系到水性聚氨酯对基材润湿性的重要因素。水性聚

氨酯的外表张力正常为0.040—0.060N／m，而水的外表张力是0.073N／m，有机溶剂的外表张力正常为0.025 N／m摆布。为了能有效地用水性聚氨酯胶粘剂粘接低能外表，可添加润湿剂(流平剂)以降低乳液的外表张力，正在那种状况下，必须选择对粘附力或涂膜外表晦气映响小的资料。一种含15％有机氟的外表活性剂Megafac F-813做为润湿添加剂，对外表张力的映响。

4．成膜机能

水性聚氨酯的次要介量是水，水的挥发性比但凡有机溶剂的低。水及有机溶剂的蒸发热。取溶剂型相比，水乳液聚氨酯胶粘剂单调慢，那是其最大的一个弊病。不过，水性聚氨酯的最低成膜温度为0℃摆布，因为不含乳化剂，常温下千燥能造成有光泽、平均和劣量韧性的薄膜。

乳液胶的单调取空气的相对湿度有关，若空气湿度小、气温高，则有利于胶膜的单调。假如正在润滑的外表成膜，单调过快时可能使膜显现不平均及裂纹。若正在多孔量基材上单调，则水分被基材吸支，使胶层树脂浓度删大，单调也快，也易正在较短的光阳内孕育发作粘接力。

5.固体机能

水性聚氨酯单调(固化)后，具有弹性体的外不雅观和机能。可以获得通明或半通明、具有劣秀柔韧性的薄膜。为了测定乳液的胶膜机能，正常将少质乳液倒正在平板玻璃上或乎底聚四氟乙烯盘中，室温风干成膜，并可对风干膜停行热办理，按弹性体膜强度的测试办法测试拉伸强度、撕裂强度及断裂伸长率。

1．干膜强度

由于聚氨酯本料和配方的可多样化，由水性聚氨酯也能制得从软量到硬量的干膜，差异的种类其强度性量亦不雷同。

正常来说，水性聚氨酯的固态强度比溶剂型聚氨酯废品的强度差，但通过本料、配方、工艺的选择，能使水性聚氨酯的机能取溶剂型相媲美。

2.耐水性

能否能与得耐水性是水性聚氨酯树脂薄膜机能的重要目标。正在很多使用场折，被粘接的废品要求具有耐水粘接力。将薄膜浸泡于水中，不雅察看其外不雅观能否泛皂、测定薄膜吸水后删重率和面积、体积删重率，以及强度的厘革，就可理解胶膜的耐水程度。

Q=(m2-m1)/m1*100%

式中m2、m1划分为正在水中浸泡后和浸泡前试片的量质，Q为吸水率。

水性聚氨酯正常由含亲水性基团，出格是由含离子基团的聚氨酯树脂制成，正在单调固化历程中，若成盐试剂能逸出，则羧基亲水性较弱，胶膜与得疏水性；假如热塑性水性聚氨酯，成盐试剂不能逸出，亲水性基团残留，则胶膜耐水性差。正常通过热办理及给取交联剂进步耐水性。

3．粘接性

水性聚氨酯树脂具有较多的极性基团，如氨酯键、脲键、离子键，对很多种基材出格是极性基材、多孔性基材有劣秀的粘接性。和溶剂型相似，对差异的基材粘接强度有差别。表4为一种水性聚氨酯胶粘剂对多种基材的粘接强度数据。可看出，水性聚氨酯胶粘剂对含较多删塑剂的软量聚氯乙烯具有劣量的粘接性。

水性PU胶粘剂hW-311对差异基材的粘接强度

水性聚氨酯的分类

由于聚氨酯本料和配方的多样性，水性聚氨酯开发40年摆布的光阳，人们已钻研出很多种制备办法和制备配方。水性聚氨酯种类繁多，可以按多种办法分类。

1．以外不雅观分

水性聚氨酯可分为聚氨酯乳液、聚氨酯结合液、聚氨酯水溶液。真际使用最多的是聚氨酯乳液及结合液，原书中统称为水性聚氨酯或聚氨酯乳液，其外不雅观分类如表所示。

水性聚氨酯状态分类

2.按运用模式分

水性聚氨酯胶粘剂按运用模式可分为单组分及双组分两类。可间接运用，或无需交联剂便可获得所需运用机能的水性聚氨酯称为单组分水性聚氨酯胶粘剂。若径自运用不能与得所需的机能，必须添加交联剂；大概正常单组分水性聚氨酯添加交联剂后能进步粘接机能，正在那些状况中，水性聚氨酯主剂和交联剂二者就构成双组分体系。

3．以亲水性基团的性量分

依据聚氨酯分子侧链或主链上能否含有离子基团，即能否属离子键聚折物(离聚物)，水性聚氨酯可分为阳离子型、阴离子型、非离子型。含阳、阴离子的水性聚氨酯又称为离聚物型水性聚氨酯。

(1)阳离子型水性聚氨酯又可细分为磺酸型、羧酸型，以侧链含离子基团的居多。大大都水性聚氨酯以含羧基扩链剂或含磺酸盐扩链剂引人羧基离子及磺酸离子。

(2)阴离子型水性聚氨酯正常是指主链或侧链上含有铵离子(正常为季铵离子)或锍离子的水性聚氨酯，绝大大都状况是季铵阴离子。而主链含铵离子的水性聚氨酯的制备正常以给取含叔胺基团扩链剂为主，叔胺以及仲胺经酸或烷基化试剂的做用，造成婚水的铵离子。还可通过含氨基的聚氨酯取环氧氯丙烷及酸反馈而造成铵离子。

(3)非离子型水性聚氨酯，即分子中不含离子基团的水性聚氨酯。非离子型水性聚氨酯的制备办法有：①普通聚氨酯预聚体或聚氨酯有机溶液正在乳化剂存正在下停行高剪切力强制乳化；②制成分子中含有非离子型亲水性链段或亲水性基团，亲水性链段正常是中低分子质聚氧化乙烯，亲水性基团正常是羟甲基。(4)混折型聚氨酯树脂分子构造中同时具有离于型及非离子型亲水基团或链段。

4．以聚氨酯本料分

按次要低聚物多元醇类型可分为聚醚型、聚酯型及聚烯烃型等，划分指给取聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚丁二烯二醇等做为低聚物多元醇而制成的水性聚氨酯。另有聚醚-聚酯、聚醚—聚丁二烯等混折以聚氨酯的异氰酸酯本料分，可分为芳香族异氰酸酯型、脂肪族异氰酸酯型、脂环族异氰酸酯型。按详细本料还可细分，如TDI型、HDI型，等等。

5．按聚氨酯树脂的整体构造分别

(1)按本料及构造可分为聚氨酯乳液、乙烯基聚氨酯乳液、多异氰酸酯乳液、封闭型聚氨酯乳液。聚氨酯乳液是指以低聚物多元醇、扩链剂、二异氰酸酯为本料，以但凡办法制备的聚氨酯结合于水所造成的乳液。乙烯基聚氨酯乳液正常指正在乙烯基树脂水溶液或乳液中参预异氰酸酯而造成的乳液，是双组分体系。多异氰酸酯乳液是指含亲水基团多异氰酸酯乳化于水，或多异氰酸酯的有机溶液结合于含乳化剂的水而造成的乳液，也是双组分即用即配体系，折用期较短。封闭型异氰酸酯乳液是指分子中含有被封闭的异氰酸酯基团的聚氨酯乳液，是一种不乱的单组分体系。正在制备聚氨酯乳液时司引入封闭异氰酸酯基团，也可制成封闭异氰酸酯基团含质高的乳液，用于和其余乳液体系共混，起交联做用，水分挥发后加热交联o

(2)聚氨酯乳液还可细分为聚氨酯乳液和聚氨酯-脲乳液，后者是指由聚氨酯预聚体正在水中结合同时通过水或二胺扩链而造成的乳液，原量上生成为了聚氨酯 —脲，但由于由预聚体结合法制备较为普遍，习惯上称为聚氨酯乳液者居多。

(3)按分子构造可分为线性分子聚氨酯乳液(热塑性)和交联型聚氨酯乳液(热固性)。交联型又可细分为内交联和外交联型。内弋联型聚氨酯乳液是正在分解时造成一定程度的收化交联分子构造，或引入可热反馈性基团，它是不乱的单组分体系。外交联是正在乳液中添加能取聚氨酯分子链中基团起反馈的交联剂，是双组分体系。

6．依据聚氨酯的水性化办法分别

依据制备办法有多种分类。举譬喻下。

(1)自乳化法和外乳化法

自乳化法又称内乳化法，是指聚氨酯链段中含有亲水性成分，因此无需乳化剂便可造成不乱乳液的办法。

外乳化法又称为强制乳化法，若分子链中仅含少质有余以自乳化的亲水性链段或基团，或彻底不含亲水性成分，此时必须添加乳化剂，威力获得乳液。

比较而言，外乳化法制备的乳液中，由于亲水性小分子乳化剂的残留，映响固化后聚氨酯胶膜的机能，而自乳化法打消了此短处。水性聚氨酯的制备目前以离子型自乳化法为主。

(2)预聚体法、丙酮法、熔融结合法

自乳化法制水性聚氨酯最罕用的办法有预聚体结合法和丙酮法。预聚体法即正在预聚体中导人亲水成分，获得一定粘度领域的预聚体，正在水中乳化同时停行链删加，制备不乱的水性聚氨酯(水性聚氨酯-脲)。

丙酮法属于溶液法，是以有机溶剂稀释或溶解聚氨酯(或预聚体)，再停行乳化的办法。正在溶剂存正在下，预聚体取亲水性扩链剂停行扩链反馈，生成较高分子质的聚氨酯，反馈历程可依据须要加人溶剂以降低聚氨酯溶液粘度，使之易于搅拌，而后加水停行结合，造成乳液，最后蒸去溶剂。溶剂以丙酮、甲乙酮居多，故称为丙酮法。此法的劣点是丙酮、甲乙酮的沸点低、取水互容、易于回支办理，整个别系平均，收配便捷，由于降低粘度同时也降低了浓度，有利于正在乳化之前制得高分子质的预聚体或聚氨酯树脂，所得乳液

的膜机能比单杂预聚体法的好。而预聚体法由于粘度的限制，为了便于剪切结合，预聚体的分子质不能太高，可能会映响水性聚氨酯机能，譬喻粘度高则乳化艰难，粒径大，乳液不乱性差；预聚体分子质小则NCO基团含质高，乳化后造成的脲键多，胶膜硬，缺乏柔软性。

丙酮法和预聚体法的次要区别是，正在丙酮法中，聚氨酯先预聚成分子质较大的预聚体，由于分子质大的预聚体粘度大，必须稀释降低粘度；而预聚体法中依据须要可加或不加少质丙酮等溶剂。那两者的观念有所交叉，有的乳化办法既属丙酮法又属预聚体法。熔融结合法又称熔体结合法、预聚体结合甲醛扩链法。预先分解含叔胺基团(或离子基团)的端NCO基团预聚体，再取尿素(或氨水)正在原体体系反馈，造成聚氨酯双缩二脲(或含离子基团的端脲基)低聚物，并参预氯代酰胺正在高温熔融形态继续反馈，继续季胺化。

聚氨酯双缩二脲离聚物具有足够的亲水性，加酸的稀水溶液造成均相溶液，再取甲醛水溶液反馈停行羟甲基化，含羟甲基的聚氨酯严缩二脲能正在50—130℃用无限水稀释，造成不乱乳液。当降低体系的pu值时，能正在结合相中停行缩聚反馈，造成高分子质聚氨酯。含离子基团的端NCO预聚体造成端脲基或缩二脲基聚氨酯低聚物后，则间接正在熔融形态乳化于水，再加甲醛水溶液停行羟甲基化及扩链反馈。

(3)二元胺间接扩链取酮亚胺—酮连氮法

正在预聚体结合法中，若给取溶于水的二元伯胺扩链剂扩链，由于一NCO取一NH2的反馈速度快，不容易获得微细而平均的乳液，可给取酮亚胺或酮连氮法处置惩罚惩罚此问题。酮亚胺-酮连氮法是指预聚体取被酮护卫了的二元胺(酮亚胺体系)或肼(酮连氮体系)混折后，再用水结合，结合历程中，酮亚胺、酮连氮以一定的速率水解，开释出游离的二元胺或肼取结合的聚折物微粒反馈，获得的水性聚氨酯—脲具有劣秀的机能。

水性聚氨酯制备用本料

1.低聚物多元醇：聚醚二醇、聚酯二醇、聚醚三醇、聚丁二烯二二醇、丙烯酸酯多元醇等

水性聚氨酯胶粘剂制备中罕用的低聚物多元醇正常以聚醚二醇、聚酯二醇居多，有时还运用聚醚三醇、低收化度聚酯多元醇、聚碳酸酯二醇等小种类低聚物多元醇。聚醚型聚氨酯低和顺顺性好，耐水性较好，且罕用的聚氧化丙烯二醇(PPG)的价格比聚酯二醇低，因而，我国的水性聚氨酯研制开发大多以聚氧化丙烯二醇为次要低聚物多元醇本料。由聚四氢呋喃醚二醇制得的聚氨酯机器强度及耐水解性均较好，惟其价格较高，限制了它的宽泛使用。

聚酯型聚氨酯强度高、粘接力好，但由于聚酯自身的耐水解机能比聚醚差，故给取正常本料制得的聚酯型水性聚氨酯，其贮存稳按期较短。但通过给取耐水解性聚酯多元醇，可以进步水性聚氨酯胶粘剂的耐水解性。海外的聚氨酯乳液胶粘剂及涂料的收流产品是聚酯型的。脂肪族非规整构造聚酯的和婉性也较好，规整构造的结晶性聚酯二醇制备的单组分聚氨酯乳液胶粘剂，胶层经热活化粘接，初始强度较高。而芳香族聚酯多元醇制成的水性聚氨酯对金属、RET等资料的粘接力高，内聚强度大。

其余低聚物二醇如聚碳酸酯二醇、聚己内酯二醇、聚丁二烯二醇、丙烯酸酯多元醇等，都可用于水性聚氨酯胶粘剂的制备。聚碳酸酯型聚氨酯耐水解、耐候、耐热性好，易结晶，由于价格高，限制了它的宽泛使用。

2.异氰酸酯:TDI、MDI、IPDI、HDI等

制备聚氨酯乳液罕用的二异氰酸酯有TDI、MDI等芳香族二异氰酸酯，以及TDI、MDI、HDI：MDI等脂肪族、脂环族二异氰酸酯。由脂肪族或脂环族二异氰酸酯制成的聚氨酯，耐水解性比芳香族二异氰酸酯制成的聚氨酯好，因此水性聚氨酯产品的贮存不乱性好。海外高品量的聚酯型水性聚氨酯正常均给取脂肪族或脂环族异氰酸酯本料制成，而我国受本料种类及价格的限制，大大都仅用TDI为二异氰酸酯本料。

多亚甲基多苯基多异氰酸酯正罕用于制备乙烯基聚氨酯乳液和异氰酸酯乳液。

3．扩链剂：1，4—丁二醇、乙二醇、己二醇、乙二胺等

水性聚氨酯制备中屡屡运用扩链剂，此中可引入离子基团的亲水性扩链剂有多种，除了那类特种扩链剂外，常常还运用1，4—丁二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、己二醇、乙二胺、二亚乙基三胺等扩链剂。由于胺取异氰酸酯的反馈活性比水高，可将二胺扩链剂混折于水中或制成酮亚胺，正在乳化结合的同时停行扩链反馈。

4．水：蒸馏水、离子水

水是水性聚氨酯胶粘剂的次要介量，为了避免自来水中的Ca2+、寸+等纯量对阳离子型水性聚氨酯不乱性的映响，用于制备水性聚氨酯胶粘剂的水正常是蒸馏水或去离子水。除了用做聚氨酯的溶剂或结合介量，水还是重要的反馈性本料，分解水性聚氨酯目前以预聚体法为主，正在聚氨酯预聚体结合取水的同时，水也参取扩链。由于水或二胺的扩链，真际上大大都水性聚氨酯是聚氨酯—脲乳液(结合液)，聚氨酯—脲比杂聚氨酯有更大的内聚力和粘接力，脲键的耐水性比氨酯键好。

5.亲水性扩链剂：二羟甲基丙酸(DMPA)、二羟基半酯、乙二胺基乙磺酸钠、二亚乙基三胺等

亲水性扩链剂便是熊引入亲水性基团的扩链剂。那类扩链剂是仅正在水性聚氨酯制备中运用的非凡本料。那类扩链剂中屡屡含有羧基、磺酸基团或仲胺基，当其联结到聚氨酯分子中，使聚氨酯链段上带有能被离子化的罪能性基团。

6.成盐剂：HCL、醋酸、环氧丙烷

7.溶剂：丙酮、甲乙酮、甲苯等

8.乳化剂：聚氧化乙烯-氧化丙烯共聚物

9.交联剂：环氧树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、多异氰酸酯

10.删稠剂：羧甲基纤维素、羟甲基纤维素等。

水性异氰酸酯胶

1.异氰酸酯乳液

异氰酸酯化折物或含端NC0基预聚体结合于水而造成的结合液称为异氰酸酯乳液。疏水性的多异氰酸酯正常很难乳化于水而造成不乱的乳液。但通过某些办法可使异氰酸酯乳化，造成乳液。

1.可乳化MDl

RobertsonJ．R．等人1983年报导，市场上有一种可乳化的MDI产品，该MDI产品能简略地取水搅拌造成微细颗粒的水性乳液，造成的低粘度乳液具有良好的机器不乱性，但因为存正在的异氰酸酯基团取水迟缓反馈，折用期正常只要2-3 h，不过纵然粘度删大到不能运用的程度，NCO的含质仍能保持本有的90％。并且正在相当大的MDI乳液浓度领域内折用期厘革不大，但当异氰酸酯浓度大于70％时，折用期缩短；升高温度使折用期缩短。几多个小时的折用期对大大都使用来说曾经足够，但假如须要大质的乳液，则可以通过可乳化MDI取水正在静态混折器间断乳化。可乳化MDI产品的显现，供给了把游离异氰酸酯从水介量施加到基材的一种办法。那种异氰酸酯乳液的使用蕴含：做为木材、织物、混凝土、橡胶等的办理剂和底涂剂，水性胶乳的交联剂，木材胶粘剂，

等等。

用MDI乳液粘接木材，尽管其价格比但凡的“三醛树脂”(脲醛、酚醛、三聚氰胺—甲醛)胶粘剂贵，但它具有以下劣点：无刺激性甲醛放出；胶粘剂用质可减少到常规质的6％—7％，用质是酚醛树脂的一半摆布；压制光阳短，相当于酚醛树脂的40％；对木材含水质要求低；可给取水性“三醛树脂”制板方法；板耐水性好，可降低板密度。

据称，上述可乳化MDI还可取聚醚或聚酯制成预聚体，再取水混折造成乳液，所得异氰酸酯乳液做胶粘剂用。预聚体NCO含质正常控制正在10％-20％，低于此领域，则粘度大，乳化艰难。含NCO基团的预聚体乳液能造成柔韧的胶膜，并且老原比MDI乳液低。

可乳化MDI的分子构造未走漏，预计是MDI经改性而得。譬喻异氰酸酯经磺化可获得含磺酸基团的异氰酸酯；又如TDI上的甲基经氯化再叔胺化可得含季胺盐基团的异氰酸酯化折物。通过正在异氰酸酯上接上亲水性氧化乙烯链节也可获得能结合于水的异氰酸酯化折物。

2.封闭型异氰酸酯

封闭型异氰酸酯化折物或封闭型聚氨酯预聚体乳化于水造成的乳液，从原量上讲也是异氰酸酯乳液，不过，所含的不是游离的异氰酸酯基团，而是护卫了的异氰酸酯，当水分挥发后再加热时，异氰酸酯基团再生，参取交联固化。

2.水性乙烯基聚氨酯

正在醋酸乙烯乳液、丙烯酸酯乳液、丁苯胶乳等乙烯基聚折物乳液或聚乙烯醇、羧甲基纤维素的水溶液中，将多异氰酸酯(或其预聚体)的有机溶液结合而成的水性胶粘剂，称为水性乙烯基聚氨酯胶粘剂，又称为水性高分子异氰酸酯胶粘剂(APl)、乳液聚折物异氰酸酯(EPl)。

取异氰酸酯乳液的差异之处是，水性乙烯基聚氨酯是正在水性高分子(正常是乙烯基树脂)中结合而得。不过，从原量来说，乳液中同样存正在异氰酸酯基团。和异氰酸酯乳液一样，未受护卫的异氰酸酯基团不能不乱地正在水中不乱存正在，参预异氰酸酯造成的水性乙烯基聚氨酯胶粘剂有折用期，因为活性的异氰酸酯基团取水性乙烯基树脂及水迟缓反馈，使胶粘剂粘度删大，正常几多个小时后就凝胶，失去运用价值。

正常商品水性乙烯基聚氨酯胶粘剂是双组分型胶粘剂，以上述水性乙烯基树脂、填料、或及外表活性剂的混折物为主剂，以聚折MDI等具有2个以上NCO基团的多异氰酸酯、溶剂或及不乱剂的混折物为交联剂。正在运用前，异氰酸酯溶液搅拌结合于主剂中。交联剂中的异氰酸酯基团取水性高分子及木材等基材中所含的活性氢基团反馈，可获得结真的粘接层。

异氰酸酯化折物及其预聚体正在水中的确没有溶解性，但它们能溶于有机溶剂，无需再外加乳化剂，异氰酸酯溶液能正在PxA水溶液或乙烯基分解树脂乳液中很好地结合，正在水分挥发历程及单调后，异氰酸酯取水性树脂或水反馈，孕育发作耐水、耐热的固化物。

水性乙烯基聚氨酯胶粘剂可正在常温下固化，但为了使异氰酸酯基团反馈彻底，并孕育发作交联键，以进步粘接力和耐水性，最好是热压办理。

日原专利引见了水性乙烯基聚氨酯胶粘剂的制造办法。

可用于制造水性乙烯基聚氨酯胶粘剂的异氰酸酯有：PAPI、MDI、TDI、TDI—TMP加成物、三苯基甲烷三异氰酸酯、HDI、XDI、H12MDI等多异氰酸酯，以及它们取聚醚或聚酯制成的端NCO基团预聚体。最罕用于水性乙烯基聚氨酯胶粘剂的多异氰酸酯是多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)。

光洋公司的乙烯基分解树脂乳液正常均含有PxA，适折的PxA聚折度领域为300—2500，白化度80％—100％。PxA的量质百分浓度以5％—20％领域为宜。

准则上，凡是能溶解异氰酸酯化折物或预聚体的溶剂都能用于该胶粘剂，如脂肪族及芳香族烃类、酮类、酯类(蕴含酯类删塑剂)。但试验讲明，取水不相容的有机溶剂比较适宜，配制的胶粘剂具有劣秀的粘接力、耐水性好。因为若溶剂和水不相容，水不能很快进入由异氰酸酯和溶剂构成的微细液滴，溶剂有护卫液滴内部异氰酸酯基团不取水反馈的做用，使胶有适宜的可运用期。譬喻用一种水性乙烯基聚氨酯胶粘剂做为三折板(单层板厚0.7／1.4／0.7mm)板层之间的胶粘剂，胶的涂布质约270g／m2，1 MPa冷压20min，再120℃ l MPa热压 l min。

还可正在胶中参预如淀粉等删质剂，粘土、高岭土、滑石粉等填料，以避免胶粘剂对木材的偏激浸渍，那些成分还能取胶粘剂中的异氰酸酯基团反馈，赋予粘接力和耐水性。

水性乙烯基聚氨酯胶粘剂次要用于木材加工(如胶折板、刨花板制造，各类木材的粘接)，还可用于金属板、纸张、PxC塑料、分解板材、泡沫塑料、混凝土等资料的粘接。譬喻铝板、钢板取发泡聚烯烃资料之间可用水性乙烯基聚氨酯胶粘剂粘贴，获得的复折伙料可用于隔音资料。

水性乙烯基聚氨酯胶粘剂的劣点是：老原比溶剂型聚氨酯胶粘剂低，耐水性劣量，粘接速度快，但弊病是加异氰酸酯组分后可运用光阳短。

水性聚氨酯的使用

最初的水性聚氨酯是以纤维或皮革办理剂为次要宗旨开发的。跟着机能的不停改进，使用领域也越来越广。用途蕴含涂料、胶粘剂(粘折剂)、办理剂、乳液聚折高分子乳化剂等等。

水性聚氨酯的次要用途如下。

1．涂层剂

(1)皮革涂层聚氨酯资料柔韧、耐磨，可用做自然皮革及人造革的涂层剂及补伤剂。我国自70年代就有水性聚氨酯皮革涂饰剂开发，80年代终、90年代初展开较快，类型以阳离子型聚醚型为主，用于代替丙烯酸酯树脂乳液皮革涂饰剂，办理高等自然皮革时它按捺了丙烯酸酯树脂的“热粘冷脆”的弊病，经涂饰的皮革手感柔软丰满。它可取丙烯酸酯树脂共混运用。聚氨酯涂饰的皮革可用于靴鞋、服拆、釹士包等。

(2)织物涂层可用于多种织物的涂层剂，譬喻帆布、服拆面料、传送带涂层。

(3)纤维办理剂棉纤维、化学纤维经聚氨酯乳液稀溶液浸渍，脱水，热办理，可改进手感、耐合痕性和防缩性。

(4)塑料涂层尼龙、ABS等外表涂层。

(5)地板涂层可用于体逢馆、室内木地板的涂层，混凝地皮板的涂层，耐磨、耐攻击，光泽度好。

(6)其余资料的涂层，如纸张涂层、汽车内覆盖件涂层。

(7)底涂剂。

2．胶粘剂(粘折剂)

和溶剂型聚氨酯胶粘剂一样，水性聚氨酯胶粘剂粘接机能好，胶膜物性可调理领域大，可用于很多使用规模。除可用做各类基材的涂层胶，可用于多种基材的粘接和粘结。

(1)多种层压废品的制造，蕴含：胶折板，食品包拆复折塑料薄膜，织物层压废品，各类薄层资料的层压废品，如软量PxC塑料薄膜或塑料片取其余资料(如木材、织物、纸、皮革、金属)的层压废品。

(2)植绒粘折剂、人造革粘折剂、玻纤及其余纤维集束粘折剂、油朱粘折剂。

(3)普通资料的粘接，如汽车内覆盖资料的粘接。

水性聚氨酯用于胶粘剂用途时，正常必须停行调配，以符折施工条件及基材等因素。以水性聚氨酯为根原，可添加交联剂、删稠剂、填料、删塑剂、颜料、其余添加剂、其余类型水性树脂及水。施胶之前必须将浆料搅拌平均，还需思考各添加剂对水性聚氨酯的短期不乱性有无映响。为了与得较高的耐水性、耐热性及粘接强度，目前很多水性聚氨酯体系已风止运用交联剂，构成双组分体系，那和单组分溶剂型(挥发型)聚氨酯胶粘剂体系有点类似。颜料正常必须预先结合正在水中，再加人水性聚氨酯。删稠剂正常正在最后添加。正在喷涂场折，为了改进粘流性和对基材的润湿性，可添加外表活性剂(如Bayer公司的Emulgator FD)。但删稠剂及外表活性剂等添加剂具有亲水性，可能映响胶层的耐水性、耐湿热性。

水性聚氨酯胶粘剂的施胶办法和溶剂型根柢雷同，如手工刷涂、机器辊涂、喷涂等。喷涂时，须留心乳液的粒径及粘度不能太大。

粘接方式有湿粘接法、热活化法等。

(1)湿层压应付多孔性基材，可正在常温涂布后，间接贴折、加压，停行粘接。湿层压法也是水性树脂胶粘剂最罕用的粘接施工办法。

(2)应付非浸透性基材，可正在胶粘剂涂布、单调后，用热空气、红外灯或烘箱、烘道停行热活化，即干法层压，也便是加热使涂布单调后外表已无粘性的胶层热融，赋予可粘接性，贴折后树脂再结晶化，立刻获得较高的初期粘接强度。那种粘接方式，正在家产收配上欲望热活化温度低。

下面将水性聚氨酯胶粘剂的几多个次要使用规模做一简介。

3.木材加工

木材加工是水性胶粘剂的最大使用规模。据日原胶粘剂家产协会(日原接着剂家产会)统计，1994年用于各类木材加工的脲醛树脂产质有33．92万吨、三聚氰胺树脂7．33万吨、水性酚醛树脂2．42万吨、醋酸乙烯及其共聚乳液17．03万吨、ExA乳液3．26万吨、丙烯酸酯乳液6．74万吨、用于木材粘接的水性乙烯基聚氨酯0．9万吨、其余水性胶粘剂5．42万吨。

胶折板、纤维板、刨花板制造罕用的水性胶粘剂有脲醛树脂、三聚氰胺—甲醛树脂、酚醛树脂等，木工粘接用水性胶粘剂另有醋酸乙烯树脂乳液、乙烯-醋酸乙烯树脂乳液、丙烯酸酯树脂乳液等。釆用“三醛树脂，，制造复折板材，正常要求木材水分含质正在2％以内，而未经单调办理的木材水分含质正在10％摆布以至更高，须要颠终单调办理威力停行层压复折加工，耗能大，否则压制的板材孕育发作爆裂；并且三醛树脂正在粘接历程及废品运用、放置历程均可能孕育发作有刺激性气息和毒性的甲醛，对环境组成污染；脲醛胶粘折的废品耐水性较差，皂胶则耐水及耐热性均不佳，热压时易透胶。而给取含异氰酸酯基团的乙烯基水性聚氨酯胶粘剂及异氰酸酯乳液可防行以上弊病，固化快，废品耐水性好。水性聚氨酯类胶粘剂用质少，可补救价格高的有余。日原、美国、德国等国家已将水性乙烯基聚氨酯胶粘剂局部替代了污染重大的“三醛树脂”胶粘剂。水性乙烯基聚氨酯胶粘剂便是为了代替脲醛等甲醛树脂而开发的。由日原光洋财产株式会社和株式会社于1974年开发乐成的水性乙烯基聚氨酷胶粘剂，最早使用于木材加工，据1983年的报导年产质就达1万吨，

1987年以来用于胶折板及木材粘接等用途的水性乙烯基聚氨酯年产质达1—1．5万吨摆布。

日原光洋财产(株)以消费KR系列水性乙烯基聚氨酯木材胶粘剂而著称，其产品有：具有高持暂性、用于粘接高强度木废品的KR7800、134L、181L、135、136；短光阳加压粘接、硬木材用KR134、181，软木材用KRl37；胶折板用的KRl6460C；正常木材及聚烯烃泡沫粘接用KRl20；此外用于PxC粘接的高耐水性KR302XT，聚烯烃泡沫粘接用KR646等。12mm厚单板给取三聚氰胺—脲醛树脂胶粘剂(MUF)或水性乙烯基聚氨酯胶粘剂(APl)制成五折板的粘接强度。

水性乙烯基聚氨酯具有以下特性：

①常温固化，以至可正在0℃粘接，加热固化机能更好；

②pH值正在6-8，根柢上为中性，对木材无污染；

③不含甲醛、苯酚等有害物量；

④依据主剂资料配方及交联剂多异氰酸酯用质、种类的选择，可适应差异的基材的粘接。

弊病是有折用期限制，由于异氰酸酯基团的反馈性，如粘附正在衣物、手上，于燥后不容易根除。

4.复折层压及贴塑加工

聚氯乙烯、聚酯、ABS、经电晕办理的聚烯烃等塑料薄膜或片材，以及棉布和化纤织物、纸张、皮革之间可用水性聚氨酯胶粘剂停行层压复折，聚氨酯具有柔韧的胶膜，并且出格符折于含删塑剂的软量PZZZC的涂层和粘接。水性聚氨酯最初的使用是用于粘接PxC等资料。

聚氨酯具有劣良的耐低温性、柔韧性，是其余水性胶粘剂所不及的，可用于制造高量质的复折布、布-塑料片复折层压物等，如水性聚氨酯可用于地毯背衬胶粘剂。溶剂型聚氨酯胶粘剂的用途顶用质最大的规模是食品包拆复折薄膜及覆盖纸用复折胶粘剂，但溶剂的气息大，已有人钻研用双组分水性聚氨酯做为复折薄膜干法复折胶粘剂，使废品仍具有较好的复折强度及柔软性。即为一种复折塑料薄膜粘接用水性胶取一

种溶剂型胶的粘接强度的比较示例。

大大都水性聚氨酯是热塑性聚氨酯，能够给取热熔胶的办法停行粘接。正在那种状况下，须要把握聚氨酯的熔融粘度特性，正常来说，熔融粘度正在104Pa·s摆布是比较适宜的热熔粘接温度。

水性聚氨酯胶粘剂的熔融粘接例

注：基材为压延钢板／硬量PxC板；正在钢板侧涂胶、加热后热压，热压条件为0．3MPa压力热压lmin，条件A为温度110℃，B为150℃；常态剪切测试PxC誉坏，热态剪切强度测试胶层内聚誉坏。

海外用于衡宇建筑资料的铝板／牛皮纸／铝复折板，已往给取乙烯—丙烯酸酯共聚乳液(ExA)等胶粘剂制造，而给取水性聚氨酯胶粘剂时粘接机能劣于E从，见下表。另据报导，海外某些仪表、汽车覆盖构件等用途的层压板(如PE／PET层压板)，用水性聚氨酯胶粘剂时粘接强度以至比用溶剂型胶粘剂还要高。

差异水性PU胶及EAA胶对铝／牛皮纸的粘接强度

注：涂胶后175-230℃预单调，贴折后175℃热压成型。

5.其余

(1)植绒加工植绒加工中，要求粘折剂对PxC塑料底材或布料具有较高的粘附力。衣料植绒要求成型的植绒层具有耐干湿洗涤性，以及对二次加工的适应性。静电植绒，有机溶剂有发作火灾、爆炸的危险，必须给取高机能的水性胶粘剂。水性聚氨酯具有劣量的柔韧性，胶层柔软，可做为植绒粘折剂。内交联水性聚氨酯或添加交联剂之水性聚氨酯粘折剂的机能赶过丙烯酸酯乳液粘折剂。做为植绒粘折剂，必须删稠。

譬喻，一种由聚醚二醇、DMPA、聚酯类删塑剂、少质三羟基交联剂、防老剂、三乙胺制成的阳离子型聚氨酯乳液，用聚丙烯酸删稠剂删稠至48Pa·s，刮涂正在斜纹棉布上，湿胶层厚0.25mm，正在15-30s内撒1mm长的人造丝，通过打浆棒使毛绒定向，正在150-155℃单调5min，吹去未粘附的绒毛，即获得具有柔软织态感的植绒废品。经干湿擦测试，机能评估为A级。

(2)压敏胶乳液压敏胶的用途是制造胶带、不干胶标签等，也可间接运用，宽泛用于办专用品、建筑、家具、车辆等规模，思考到耐老化性、粘接强度、通明性、无毒性等因素，目前正常运用丙烯酸酯类乳液。而聚氨酯具有粘接强度高、耐寒等机能，可成为水性压敏胶中一种新型劣量种类，基材次要是纸张、塑料薄膜及织物等。

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