水性聚氨酯粘合剂.doc

水性聚氨酯粘合剂 沈峰 (北京高盟化工有限公司) 摘要：本文简要地介绍了水性聚氨酯粘合剂的发展概况、分类方法以及和溶剂型聚氨酯 复合粘合剂相比的优势；系统介绍了水性聚氨酯粘合剂溶液特征和应用领域；分析了乳液的 粒径对水性聚氨酯粘合剂性能、体系的稳定性、表面张力的影响，并扼要地介绍了 YH610／YH05水性聚氨酯复合粘合剂对各种薄膜的粘接强度、使用方法及注意事项。 1水性聚氨酯粘合剂的发展 水性聚氨酯粘合剂是指聚氨酯溶于水或分散于水中形成的胶粘剂，有人也称水性聚氨酯 为水系聚氨酯或水基聚氨酯。根据其外观和粒径，将水性聚氨酯分为三类：聚氨酯水溶液， 粒径o．001urn，外观透明、聚氨酯分散液，粒径0．001—0．1 llm，外观半透明、聚氨酯乳液， 粒径O．1um，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 于聚氨酯类粘合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。以溶剂型为主粘合剂，由于有机溶剂易燃易爆、易挥发、气味大、使用时造 成空气污染，具有或多或少的毒性。近年来，食品及其包装的卫生安全性能越来越引起人们 的重视，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 因素促使研究人员花费相当大的精力进行更环保的水性粘合剂的研究开发。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，很久以前就受 到人们的重视。 在50年代，德国的学者就开始了水性聚氨酯的研究。由于当时聚氨酯材料科学刚刚起步， 水性聚氨酯未受到重视。到了六、七十年代，国外对水性聚氨酯的研究开发迅速发展。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，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、日本光洋产业公司的水 性乙烯基聚氨酯胶粘剂KR系列等。 高盟公司从2001年开始组织科研人员对水性聚氨酯复合粘合剂、水性聚氨酯涂层进行研 发，目前已经投放市场的有单组分YH620S镀铝专用复合粘合剂、YH620普通塑一塑复合用粘 合剂和双组分YH610／YH05水煮型塑一塑复合用粘合剂和SinaPU系列水性聚氨酯涂层。 2水性聚氨醑粘合荆的特点 与溶剂型聚氨酯粘合剂相比，水性聚氨酯胶粘剂除了以水为基本介质，具有不燃、气味 152  小、不污染环境、节能、操作加工方便等等优点外，还具有下述特点： (1)大多数水性聚氨酯胶粘剂中不含NCO基团，因而主要是靠分子内极性基团产生内 聚力和粘附力进行固化。而溶剂型或无溶剂单组分及双组分聚氨酯胶粘剂可充分利用NCO的 反应、在粘接固化过程中增强粘接性能。水性聚氨酯中含有羧基、羟基等基团，适宜条件下 可参与反应，使粘合剂产生交联。 (2)除了外加的高分子增稠剂外，影响水性聚氨酯粘度的重要因素有离子电荷、‘核壳结 构、乳液粒径等。聚合物分子上的离子及反离子(指溶液中的与聚氨酯主链、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：而固体含量、聚氨酯树脂的分子量、交联 剂等因素对水性聚氨酯粘度的影响并不明显。这有利于水性聚氨酯的高分子量化，以提高粘 合剂的内聚强度。与之相比，溶剂型聚氨酯胶粘剂的粘度的主要影响因素有聚氨酯的分子量、 支化度、胶的浓度等。相同的固体含量，水性胶粘剂的粘度较溶剂型胶粘剂小。 (3)粘度是粘合剂使用性能的一个重要参数。水性聚氨酯的粘度一般通过水溶性增稠剂 及水来调整。而溶剂型粘合剂可通过提高固含量、聚氨酯的分子量或选择适宜溶剂来调整。 (4)由于水的挥发性比有机溶剂差，故水性聚氨酯粘合剂干燥较慢，并且由于水的表面 张力大，对表面疏水性基材的润湿能力差。如果大部分水分还未从粘接层挥发出，则不容易 得到连续性的胶层。由于大多数水性聚氨酯胶是由含亲水性的聚氨酯为主要固体成分，胶膜 干燥后若不形成一定程度的交联，则耐水性不佳。 ’ (S)水性聚氨酯粘合剂可与多种水性树脂混合，以改进性能或降低成本。但应注意离子 型水性胶的离子性质和酸碱性，否则可能引起凝聚。因受到聚合物间的相容性或在某些溶剂 中的溶解性的影响，溶剂型聚氨酯胶粘剂只能与为数有限的其它类粘合剂共混。 (6)水性聚氨酯胶粘剂气味小，操作方便，残胶易清理，而溶剂型聚氨酯胶粘剂使用中 还需耗用大量溶剂，清理也不及水性胶方便。 3水性聚氨