水性聚氨酯发展概况
液,区分并不严格。实际应用中, 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 类胶粘剂具有软硬度等性能可调节性好以及耐低温、 柔韧性好、 粘接强度大等优 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、气味大、 使用时造成空气污染,具有或多或少的毒性。近10多年来,保护地球环境舆论压力与日俱 增,一些发达国家制订了消防法规及 溶剂 法规,这些因素促使世界各国 聚氨酯 材料研究人员 花费相当大的精力进行 水性聚氨酯 胶粘剂的开发。 水性聚氨酯 以水为基本介质, 具有不 燃、气味小、不污染环境、节能、操作加工方便等优点,已受到人们的重视。 聚氨酯 从30年代开始发展,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 研究人员将端异氰酸酯基团 聚氨酯 预聚体的甲苯溶液分散于水, 用二元胺扩链, 合成了 聚氨 酯乳液。当时, 聚氨酯 材料科学刚刚起步, 水性聚氨酯 还未受到重视,到了六、七十年代, 对水性聚氨酯 的研究开发才开始迅速发展,1967年首次出现于美国市场,1972年已能大 批量生产。70-80年代,美、德、日等国的一些 水性聚氨酯 产品已从试制阶段发展为实际 生产和应用,一些公司有多种牌号的 水性聚氨酯 产品供应,如德国Bayer公司的磺酸型阴 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 胶粘剂CU系列、日本光洋产业公司的 水性乙烯基 聚氨酯 胶粘剂KR系列等等。 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 较大的发展前途。 水性聚氨酯 的分类 由于聚氨酯 原料和配方的多样性, 水性聚氨酯 开 发40年左右的时间,人们已研究出许多种制备方法和制备配方。 水性聚氨酯 品种繁多,可 以按多种方法分类。1.以外观分水性聚氨酯 可分为聚氨酯乳液、 聚氨酯分散液、
聚氨酯 原料分 按主要低聚物多元醇类型可分为聚醚型、 聚酯型及聚烯烃型等, 分别指采 用聚醚多元醇、 聚酯多元醇、 聚丁二烯二醇等作为低聚物多元醇而制成的 水性聚氨酯 。还有 聚醚-聚酯、聚醚—聚丁二烯等混合 以聚氨酯 的异Байду номын сангаас酸酯原料分, 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。按具体原料还可细分,如TDI型、HDI型,等等。
水性聚氨酯发展概况
水性聚氨酯 胶粘剂是指 聚氨酯 溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂, 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,外观透明)、聚氨酯 分散液(粒径0.001-0.1um,外观半透明)、聚氨酯 乳液(粒 径>0.1,外观白浊)。但习惯上后两类在有关文献资料中又统称为聚氨酯 乳液或 聚氨酯 分散
离子型 水性聚氨酯 一般是指主链或侧链上含有铵离子(一般为季铵离子)或锍离子的 水性聚 氨酯 ,绝大多数情况是季铵阳离子。 而主链含铵离子的 水性聚氨酯 的制备一般以采用含叔胺 基团扩链剂为主, 叔胺以及仲胺经酸或烷基化试剂的作用, 形成亲水的铵离子。 还可通过含 氨基的 聚氨酯 与环氧氯丙烷及酸反应而形成铵离子。(3)非离子型 水性聚氨酯 ,即分子
>5000-
2.按使用形式分
水性聚氨酯 胶
粘剂按使用形式可分为单组分及双组分两类。 可直接使用, 或无需 交联剂 即可得到所需使用 性能的 水性聚氨酯 称为单组分 水性聚氨酯 胶粘剂。 若单独使用不能获得所需的性能, 必须添 加交联剂 ;或者一般单组分 水性聚氨酯 添加交联剂 后能提高粘接性能, 在这些情况中, 水性 聚氨酯 主剂和 交联剂 二者就组成双组分体系。3.以亲水性基团的性质分根据 聚氨
聚氨酯 水溶液。 实际应用最多的是 聚氨酯 乳液及分散液, 本书中统称为 水性聚氨酯 或聚氨酯 乳液,其外观分类如表5所示。 表5水性聚氨酯 形态分类
名 称 水溶液
分散液 乳 液 状态
溶解—胶
体
分散
分散外观
透明半透明乳白白浊粒径,umv0
001
100-1000
0.001-0.1
分子量数千—20万>0.1
酯分子侧链或主链上是否含有离子基团,即是否属离子键聚合物(离聚物),水性聚氨酯 可分
为阴离子型、阳离子型、非离子型。含阴、阳离子的 水性聚氨酯 又称为离聚物型 水性聚氨 酯。(1)阴离子型 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。 大多数 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)阳
5.按聚氨酯 树脂的整体结构划分(1)按原料及结构可分为 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、 二异氰酸酯为原料, 以通常方法制备的 聚氨酯 分散于水所形成的乳液。 乙烯基 聚氨酯 乳液一 般指在乙烯基树脂水溶液或乳液中加入异氰酸酯而形成的乳液, 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分散于含 乳化剂 的水而 形成的乳液, 也是双组分即用即配体系, 适用期较短。 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,是一种稳定的单组分体系。 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量高的乳液, 用于和其他乳液体系共混, 起交联作用,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 预聚体在水中分散同时通过水或二胺扩链而形成的乳液, 实质上生 成了聚氨酯—脲,但由于由预聚体分散法制备较为普遍, 习惯上称为 聚氨酯 乳液者居多。
中不含离子基团的 水性聚氨酯 。非离子型 水性聚氨酯 的制备方法有: ①普通 聚氨酯 预聚体或 聚氨酯 有机溶液在 乳化剂 存在下进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,亲水性链段一般是中低分子量聚氧化乙烯,亲水性基团一般是羟甲基。
(4)混合型 聚氨酯 树脂分子结构中同时具有离于型及非离子型亲水基团或链段。4.以