探究水性聚氨酯胶黏剂的设计开发及应用分析

2017-03-05李满林广东泰强化工实业有限公司广东清远511542

化工管理 2017年5期

李满林(广东泰强化工实业有限公司，广东清远 511542)

李满林(广东泰强化工实业有限公司，广东清远 511542)

可持续发展理念的深化，使得人们的环保意识持续增强，各类环保产品也随之出现。作为一种高性能环保型的胶黏剂，水性聚氨酯胶黏剂具有良好的耐油、耐磨、耐低温特性，可以有效替代传统的溶剂型胶黏剂。本文结合水性聚氨酯胶黏剂的分类，对其开发和应用进行了简单分析。

水性聚氨酯胶黏剂；设计开发；应用

最近几年，在科学技术飞速发展的带动下，对于人工合成胶黏剂的研究，主要集中在环保化和高性能化两个方面，水性聚氨酯胶黏剂也因此凭借本身较好的综合性能受到了越来越多的重视，加强对于水性聚氨酯胶黏剂的开发和应用，对于推动可持续发展意义重大。

1 水性聚氨酯胶黏剂的分类

水性聚氨酯胶黏剂简称水性PU胶，主要是将聚氨酯分散或者溶于水中而形成的一种高性能胶黏剂，相比较传统的溶剂型聚氨酯胶黏剂而言，水性PU胶的制备不需要溶剂，而且基本不会产生污染，粘接力强，便于实现改性，具有耐油、耐磨、耐低温等特性，应用范围极广。依照外观和粒径，可以将水性PU胶分为三种不同的类型，一是聚氨酯乳液，采用外乳化法获得，外观白浊，粒径在0.1μm以上，在制备过程中，需要通过不断的搅拌，利用乳化剂本身的作用以及剪切力，将不易溶于水的聚氨酯分散在水体中；二是聚氨酯分散液，也可以称为水性聚氨酯分散体，其中不含乳化剂，外观呈半透明状，粒径在0.001-0.1μm之间，多采用自乳化法或者内乳化法获得；三是聚氨酯水溶液，聚氨酯分子溶进了水中，外观通透，粒径小于0.001μm，具有较强的稳定性。不过，在聚氨酯水溶液中，聚合物具备良好的亲水性，因此耐水性相对较差，而且受本身复杂工艺和高成本的制约，应用有限[1]。

2 水性聚氨酯胶黏剂的开发

在当前的技术条件下，水性PU胶的开发和制备方法是多种多样的，这里选择几种比较常见的方法进行简单分析。

2.1 乳化法

一是外乳化法，主要是通过相应的乳化剂，对溶入了聚氨酯的有机溶剂进行剪切和乳化，不仅反应时间较长，而且对于乳化剂的需求极大，如果采用的是高分子乳化剂，受其本身较差的分散性的影响，无论是性能还是储存的稳定性都不是很理想；二是自乳化法，不需使用乳化剂，二是直接将亲水基团接枝到预聚体上，从而得到水性聚氨酯乳液，通过对亲水基团数量和类型的调整，能够使得胶黏剂的性能发生改变，从而对其适用范围进行拓展。

2.2 丙酮法

丙酮法的基本原理，是将预聚体在丙酮下与亲水单体进行扩链反应，然后在得到的高聚物中加入丙酮，稀释后继续加水搅拌，最后去除其中的丙酮，得到水性聚氨酯胶黏剂。相比较其他方法，丙酮法得到的产品重复性能好、分散性好同时乳液的粒径相对均匀，不过，由于需要使用的丙酮数量巨大，存在着一定的危险性，而且工艺较为复杂，操作繁琐。

2.3 预聚体混合法

主要是将亲水成分接枝在预聚体上，然后在乳化的同时，加入扩链剂，促进链增长，就能够得到相对稳定的水性聚氨酯乳液。该方法得到的产品性能稳定，而且不需使用任何的有机溶剂，在减少污染的同时，降低了产品的成本[2]。

2.4 熔融分散法

也可以称之为熔体分散法，基本原理是将含有离子集团的端脲基低聚物熔融，然后进行羟甲基化和季胺化，在水溶剂中形成乳液，然后通过降低pH值的方式，引发缩聚反应，制备出相应的聚氨酯聚合物。这种制备方法同样不使用有机溶剂，环保性能良好，而且工作简单易操作，产品的质量能够得到保障。

3 水性聚氨酯胶黏剂的应用

3.1 复合包装

与溶剂型聚氨酯胶黏剂相比，水性聚氨酯胶黏剂具有成本低廉，清洁环保的特性，通过配料比例的变化，可以调节胶层的硬度，能够满足多种材料符合包装的要求，而且水性聚氨酯胶黏剂形成的胶膜无毒无味，在食品包装领域应用广泛。

3.2 木材胶黏剂

在木材加工领域，比较常见的胶黏剂有三聚氰胺-甲醛、酚醛树脂胶等，而在使用三醛树脂进行木材粘合时，需要首先对木材进行干燥处理，将其水分质量分数降低到2%以下，否则可能会在压制过程中出现爆裂。不仅如此，三醛树脂会产生甲醛，不仅污染环境，而且严重威胁着人们的身体健康。与之相比，水性聚氨酯胶黏剂可以完成室温环境下的木材胶接，初粘性高，对于木材的含水量没有严格要求，而且胶层具有良好的耐热性和耐老化性。

3.3 压敏胶

水性压敏胶具有耐寒、耐老化、无毒等有点，稳定性较好，可以用于胶带、不干胶标签等的制作，在建筑、车辆、家具等方面有着广泛的应用。

3.4 鞋用胶黏剂

事实上，受技术条件的限制，一直以来，我国自主生产的水性PU胶质量较差，无论是固化速度、初粘性还是耐热性、耐水性等，都比不上溶剂型聚氨酯胶，因此，鞋用水性PU胶一般都是进口产品。不过，最近几年，相关单位加大了对于鞋用水性PU胶的研究，开出的产品基本能够满足实际应用需求[3]。