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水基胶粘剂的研究与应用进展

我国合成胶粘剂的研制、生产以及粘接技术的推广应用始于1958年，近20年来平均增

长率达17.8%，不仅能基本满足国内需求，且产品远销美国、东南亚、日本等地，出口量

大幅增长，平均年增长率为22%。预计未来几年，中国胶粘剂市场仍将以年均超过10%的

速度增长。专家预测，2010年我国胶粘剂产量将达到730万吨，年均增长率保持11.5%；销

售额达到570亿元人民币，年均增长率保持11.8%。届时我国胶粘剂及密封剂产量将居世界

第一，销售额将居世界第三。

胶粘剂工业突飞猛进的发展为社会提供了许多新胶种，同时生产过程中使用的有毒原

料，如甲醛、有毒溶剂、固化剂及其它助剂等，也给环境带来了严重污染。在环境意识和健

康意识日益提高的今天，社会不再仅仅关注于胶粘剂的功能和应用，对胶粘剂的环保问题的

要求愈加严格，发展符合“环保、健康、安全”三大要求的环保型绿色胶粘剂已势在必行。为

适应社会及环保的需要，胶粘剂的品种应加速更新换代，朝水性化、固体化、无溶剂化、低

毒化方向发展。中国胶粘剂工业协会宣称，在未来5年中国将重点发展环保型、节能型胶

粘剂，同时还将大力研究和发展高技术含量、高附加值、高性能的胶粘剂新产品。水基胶

黏剂是胶黏剂发展的必然趋势，与溶剂型胶相比，具有无溶剂释放、环境友好、无毒、不可

燃、使用安全、成本低等优点；其固含量可高达50%-60%；且分子量大，很小的上胶量就可

以达到相当高的复合强度。

1水性胶黏剂研究进展

1.1水性聚氨酯

水性聚氨酯(APU)是将聚氨酯细粒分散于连续水相中形成的二元胶体，它是P.Schlack

于1942年开发成功的。随着对聚氨酯的深入研究，研究者发现在聚氨酯主链或侧链上引入

带电荷的离子基团，制成聚氨酯离子聚合体，这种离聚体在水中乳化或自发地分散在水中

形成水性聚氨酯。APU胶粘剂无毒无污染，高分子量使它能形成性能优良的粘合膜，它具

有耐低温、柔韧性、粘接性能好、胶膜物性可调节范围宽等优点；其分子结构中具有柔性

分子链，表现出优良的耐冲击、耐疲劳、耐低温性能，还具有性能的可设计性，胶层从柔性

到刚性的任意可调，可满足不同材料间的粘合需求；因而在植绒、多种层压制品的粘合、

汽车内饰材料的粘接、木工、压敏胶、制鞋等领域得到广泛应用。目前，水性聚氨酯胶粘剂

的合成方法已经比较成熟，主要有以下几种方法:(1)在聚氨酯树脂结构中引入部分亲水基

团，使其自乳化。(2)丙酮法:先制得含-NCO端基的高粘度预聚体，再加入丙酮以降低粘度，

然后用亲水单体扩链，在高速搅拌下加入水中，通过强力剪切作用使之分散在水中，乳化

后减压蒸馏回收溶剂即制得PU水分散体系。(3)封端异氰酸酯法:选择合适的封闭剂(酚、醇、

酰胺)，将对水敏感的异氰酸酯的端-NCO基团保护起来，使其失去活性，再加入扩链剂和

交联剂共乳化制成乳液使用时，通过一定温度及特种催化剂解蔽，再生成-NCO端基，扩

链以制备水性聚氨酯。

水性聚氨酯胶黏剂存在着干燥速度慢、对非极性基材润湿性差、初黏性低以及耐水性不

好等问题。近年来，研究者针对这些问题进行了大量的研究并取得了较大进展。研究表明，

若固含量提高到50%以上，在40℃~60℃下其干燥速度与普通溶剂型聚氨酯胶黏剂相当。而

针对水性聚氨酯的耐水性和耐热性较差的问题，可以在水性聚氨酯中引入交联，提高其综合

性能，降低成本。

将水性PU与其它乳液共混或共聚进行改性，可综合各自性能上的优势。

水性聚氨酯与环氧树脂改性后可提高对基体的粘合性、涂饰光亮度、机械性能、耐热

性和耐水性等，也可胶接聚丙烯薄膜，应用于食品包装。高双之等采用环氧树脂(EP)对水性

聚氨酯(WPU)进行改性，通过自乳化法合成了EP改性的WPU。探讨了EP加入方式、用

量以及亲水剂等因素对WPU乳液和涂膜性能的影响。结果表明，环氧树脂改性显着提高了

乳胶膜的硬度、耐水性及力学性能。

丙烯酸改性聚氨酯乳液(PUA乳液)将聚氨酯优良的拉伸强度、抗冲击强度、柔性和耐磨

损性好与丙烯酸树脂良好的附着力、低成本等优点相结合，被称为“第3代水性聚氨酯”，在

食品和医药等的包装材料的粘接方面极具广阔的发展前景。目前，许多研究者采用聚氨酯-

聚丙烯酸酯共聚改性的方法提高体系的兼容性。一种方法是在聚氨酯合成过程中引入双键，

另一种方法是制备