水性聚氨酯分子结构和粘结强度关系研究.pdf

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1、#《《{镑g《％％％p孵‘琊一一h粥一㈣一g一。峙口水性聚氨酯分子结构和粘结强度关系研究赵曦(合肥市科天化工有限公司，安徽合肥230000)摘要：近年来，应用较广泛的聚氨酯胶粘剂是通过甲苯、二甲苯、酮类、乙酸乙酯等有机溶剂以溶液聚合法制备而来的。但是这种聚氨酯胶粘剂存在一定的缺陷，对空气、人体等都会造成不同程度的负面影响作用。随着大众环保意识的提高，对于环保型胶粘剂的研究一直在持续。研发主要是从树脂组分结构、制备工艺和胶粘剂配方技术等方面来寻求突破方向的。本文首先分析了当前研究水性聚氨酯分子结构和粘结强度关系的迫切性，其次对于已经研究出的水性聚氨酯分子结构和粘结强度关系进行了综述：关键

2、词：水性聚氨酯；分子结构；粘结强度；关系从20世纪四十年代水性聚氨酯被研究出以来，以水为主添加少量有机溶剂的水性聚氨酯一直是胶粘剂市场关注的焦点。基于其具有不燃、气味小、不污染环境、对人体无伤害等方面的优点，水性聚氨酯胶粘剂在在交通运输、土木建筑等领域都取得了较好的成绩”’。虽然水性聚氨酯胶粘剂得到广泛关注与应用，但是在应用时，其出现了力学性能偏低、初粘性能差等问题，因此，为了弥补它的不足，使其应用范围不受限制，针对水性聚氨酯胶粘剂的研究还需继续进行。1研究水性聚氨酯分子结构和粘结强度关系的迫切性水性聚氨酯胶粘剂，又称水基聚氨酯、水系聚氨酯。一般可分为外观透明的聚氨酯水溶液、半透明的聚

3、氨酯分散液和聚氨酯乳液。在现阶段，新型纳米、微米改性水性聚氨酯技术的出现是增强粘结性能的有效方式。作为重点发展的合成水性胶粘剂产品，水性聚氨酯胶粘剂具有无毒、无污染的特点”1。另外，基于水性聚氨酯胶粘剂是环保节能型产品中的一类，其具有优良粘接性能。在制鞋、建筑、汽车及食品包装等行业，由于水性聚氨酯胶粘剂的特点，起得到了广泛的应用。虽如此，水性聚氨酯胶粘剂在初粘力、干燥速度、对基材润湿性方面还存在一些问题，为此，在这些方面进行改善是非常必要的。在粘结强度、耐磨、耐低温性、耐水、耐溶剂、耐油、耐化学药品、耐细菌以及耐臭氧等性能方面，水性聚氨酯胶粘剂的优势非常凸显，符合环保和节能的硬性要求。

4、从水性聚氨酯胶粘剂的粘结性能角度分析，由于其用于多种基材的粘接，所以胶膜物理性能可调节范围一般不会太小。一般情况下，超过半数的水性聚氨酯胶粘剂是依靠分子内的极性基团产生内聚力、粘附力进行固化的，其中并不涵盖-NCO基团。基于分子链段中的基团，对于大分子交联有一定的影响作用。由于WPU胶粘剂中涵盖氨酯键、脲键、离子键等极性基团，所以其在极性材料、多孔性材料的应用过程中，粘接性较好。但是大多数水性聚氨酯的粘结性能较溶剂型不高，因此，需要对此方面进行深入研究。2水性聚氨酯分子结构和粘结强度关系水性聚氨酯材料的性能与其结构有非常大的相关性。从分子结构方面进行分析，水性聚氨酯分子的极性、水性聚氨

5、酯的分子量以及水性聚氨酯分子的大小与形状都是影响水性聚氨酯粘结强度的主要因素，因此，为了提高粘结性能，就必然需要从这三个方面入手。2．1分子极性在水性聚氨酯的分子链中，氨酯基(一NHC00一)、脲键(一NHCONH一)和酯键(一COO一)等极性基团在极性和化学活泼性方面都较突出，因此，水性聚氨酯的粘结性能与这种很强的极性有密切相关性”1。由于整个水性聚氨酯大分子的极性特点，使得其与含有活泼氢的材料之间的化学粘结力较强。另外，致使粘结性增强的原因还在于分子链段中的极性基团与被粘材料之间产生的氢键作用。因此，为了增强与极性基材和多孔性基材的粘结性能，可从增加氨酯键、脲键、离子键等入手。通常

6、有两种方式增加分子极性，分别是改变软链段结构和改变硬链段结构”J。先分析改变软链段结构，作为含软链段和硬链段的嵌段共聚物，聚氨酯的软链段中多元醇的分子量在600～3000范围内。不同种类的低聚物多元醇对聚氨酯的粘结性产生作用，在选择时需注意聚醚型略差于聚酯型。在常用的低聚物多元醇中，非聚醚二醇、聚酯二醇居少。其中，聚己二酸丁二醇酯二醇(PBA)和聚￡一己内酯二醇(PCL)等应用比例较高。多异氰酸酯、与小分子扩链剂组成的聚氨酯应用较多的是二异氰酸酯，其所应用的种类较多，诸如芳香族二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、氢化苯基甲烷二异氰酸酯(H12MDI

7、)等都在涵盖范围之内。另外，有研究数据表明，以脂肪族、脂环族制备的水性聚氨酯在粘结性方面，效果较好。再分析改变硬链段结构。水性聚氨酯分子结构中的极性基团位于硬段，因此，可通过增加水性聚氨酯硬链段中的氨酯键、脲键等极性基团或者引入一定含量的环氧、酚醛、聚酯、聚脲、聚碳酸酯等基团的方式，增加水性聚氨酯的粘结性能。2．2分子量(下转第82页)2016年5月化工彳群l79可计算预测如下：表4优化配方废物玻璃重要工艺点粘度一温度对应关系对应温度工艺点对应