聚氨酯胶粘剂的粘接性能优越,具有优异的柔韧性和耐化学性的特点,其耐磨性、耐弯曲性和低温性能尤为突出。然而,传统溶剂型聚氨酯胶黏剂含有大量有毒的有机溶剂,其生产环境不够良好、对生产人员的身体有较大的危害性,在某种程度上,它已远远不能满足人们对当代生产和生活的需要。随着胶黏剂技术的发展与不断更新,开发新的绿色型聚氨酯胶黏剂显得尤为重要。水性聚氨酯胶黏剂不仅可以和溶剂型胶黏剂的性能相媲美,而且具有无溶剂臭味、无污染、不可燃等其特有的优异性能。目前,高性能化和环保化的新型胶黏剂合成发展已成为必然趋势,这种高性能水性聚氨酯胶黏剂的开发工作已然逐渐成为社会关注的热点[4]。
聚氨酯乳液的开发研究起始于50年代,与聚氨酯树脂的工业化开发几乎同时进行。水性聚氨酯产品首次出现在1967年的美国市场,此后,美国、德国、水性聚氨酯等国家的产品逐步实现工业化,其涉及的领域覆盖皮革、纸张、纺织、涂料、塑料、橡胶等行业。90年代以后,其应用趋向于高端,如PVC、玻璃集群、汽车内饰件、金属材料等都有一定程度的工业应用胶粘剂[5]。
相较于欧美发达国家,我国水性聚氨酯产品开发起步较晚,上个世纪七十年代,多家研究机构和生产厂家进行水性聚氨酯产品的研究与开发。但大多数人研究方向是水性聚氨酯皮革涂饰剂,对于胶黏剂方面的研究较少。近年来我国的聚氨酯胶黏剂用量增长速率一直很高,因此国内关于水性聚氨酯胶黏剂的开发开始成为热门研究课题,但其在达到产业化程度之前还有相当大的上升空间[6]。
目前,已经形成工业化生产水性聚氨酯胶黏剂的主要方法有两种,即丙酮法和预聚体法。其他生产方法文不予论述,两种生产方法的制备过程及优缺点如表1所示[7]。
表1 丙酮法与预聚体法的比较
制备方法 制备过程 优点 缺点
丙酮法 先用大分子的二元醇中的羟基与异氰酸根反应制得高分子量的预聚体,通过加入有机溶剂降低粘度,使用亲水性扩链剂进行扩链,在最后高速乳化于水中,脱除溶剂可得水性聚氨酯 重复性好、粒径易控制、应用范围广 溶剂耗费量大、工艺复杂、成本较高
预聚体法 首先制备了含有亲水基团的水性聚氨酯预聚体,并将其分散在水中,然后加入反应活性较高的扩链剂进行扩链,从而反应生成了高分子量的水性聚氨酯 工艺简单、成本较低、少量或不使用溶剂 粘度不易控制、分散性差、产品质量差论文网
根据不同的分类方法,水性聚氨酯胶黏剂的分类方法有很多[8-10]。但聚氨酯胶黏剂的分类主要还是按分散形态来分,其外观分类如表2:
表2 水性聚氨酯形态分类
水溶性 胶态分散 乳液分散
状态 溶解~胶束 分散 分散
外观 透明 半透明 乳白
粒径/nm <1。0 1。0~100 >100
Mw