水性聚氨酯配制方法

1.低聚物多元醇:聚醚二醇、聚酯二醇、聚醚三醇、聚丁二烯二二醇、丙烯酸酯多元醇等
  水性聚氨酯胶粘剂制备中常用的低聚物多元醇一般以聚醚二醇、聚酯二醇居多,有时还使用聚醚三醇、低支化度聚酯多元醇、聚碳酸酯二醇等小品种低聚物多元醇。聚醚型聚氨酯低温柔顺性好,耐水性较好,且常用的聚氧化丙烯二醇(PPG)的价格比聚酯二醇低,因此,我国的水性聚氨酯研制开发大多以聚氧化丙烯二醇为主要低聚物多元醇原料。由聚四氢呋喃醚二醇制得的聚氨酯机械强度及耐水解性均较好,惟其价格较高,限制了它的广泛应用。
  聚酯型聚氨酯强度高、粘接力好,但由于聚酯本身的耐水解性能比聚醚差,故采用一般原料制得的聚酯型水性聚氨酯,其贮存稳定期较短。但通过采用耐水解性聚酯多元醇,可以提高水性聚氨酯胶粘剂的耐水解性。国外的聚氨酯乳液胶粘剂及涂料的主流产品是聚酯型的。脂肪族非规整结构聚酯的柔顺性也较好,规整结构的结晶性聚酯二醇制备的单组分聚氨酯乳液胶粘剂,胶层经热活化粘接,初始强度较高。而芳香族聚酯多元醇制成的水性聚氨酯对金属、RET等材料的粘接力高,内聚强度大。
  其他低聚物二醇如聚碳酸酯二醇、聚己内酯二醇、聚丁二烯二醇、丙烯酸酯多元醇等,都
用于水性聚氨酯胶粘剂的制备。聚碳酸酯型聚氨酯耐水解、耐候、耐热性好,易结晶,由于价格高,限制了它的广泛应用。
2.异氰酸酯:TDI、MDI、IPDI、HDI等
  制备聚氨酯乳液常用的二异氰酸酯有TDI、MDI等芳香族二异氰酸酯,以及TDI、MDI、HDI:MDI等脂肪族、脂环族二异氰酸酯。由脂肪族或脂环族二异氰酸酯制成的聚氨酯,耐水解性比芳香族二异氰酸酯制成的聚氨酯好,因而水性聚氨酯产品的贮存稳定性好。国外高品质的聚酯型水性聚氨酯一般均采用脂肪族或脂环族异氰酸酯原料制成,而我国受原料品种及价格的限制,大多数仅用TDI为二异氰酸酯原料。
nsis  多亚甲基多苯基多异氰酸酯一般用于制备乙烯基聚氨酯乳液和异氰酸酯乳液。
3.扩链剂:1,4—丁二醇、乙二醇、己二醇、乙二胺等
昌平二中分校  水性聚氨酯制备中常常使用扩链剂,其中可引入离子基团的亲水性扩链剂有多种,除了这类特种扩链剂外,经常还使用1,4—丁二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、己二醇、乙二胺、二亚乙基三胺等扩链剂。由于胺与异氰酸酯的反应活性比水高,可将二胺扩链剂混合于水
中或制成酮亚胺,在乳化分散的同时进行扩链反应。
4.水:蒸馏水、离子水
  水是水性聚氨酯胶粘剂的主要介质,为了防止自来水中的Ca2+、寸+等杂质对阴离子型水性聚氨酯稳定性的影响,用于制备水性聚氨酯胶粘剂的水一般是蒸馏水或去离子水。除了用作聚氨酯的溶剂或分散介质,水还是重要的反应性原料,合成水性聚氨酯目前以预聚体法为主,在聚氨酯预聚体分散与水的同时,水也参与扩链。由于水或二胺的扩链,实际上大多数水性聚氨酯是聚氨酯—脲乳液(分散液),聚氨酯—脲比纯聚氨酯有更大的内聚力和粘接力,脲键的耐水性比氨酯键好。
5.亲水性扩链剂:二羟甲基丙酸(DMPA)、二羟基半酯、乙二胺基乙磺酸钠、二亚乙基三胺等
  亲水性扩链剂就是熊引入亲水性基团的扩链剂。这类扩链剂是仅在水性聚氨酯制备中使用的特殊原料。这类扩链剂中常常含有羧基、磺酸基团或仲胺基,当其结合到聚氨酯分子中,使聚氨酯链段上带有能被离子化的功能性基团。
6.成盐剂:HCL、醋酸、环氧丙烷
7.溶剂:丙酮、甲乙酮、甲苯等
8.乳化剂:聚氧化乙烯-氧化丙烯共聚物
9.交联剂:环氧树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、多异氰酸酯
10.增稠剂:羧甲基纤维素、羟甲基纤维素等。
水性异氰酸酯胶
1.异氰酸酯乳液
  异氰酸酯化合物或含端NC0基预聚体分散于水而形成的分散液称为异氰酸酯乳液。疏水性的多异氰酸酯一般很难乳化于水而形成稳定的乳液。但通过某些方法可使异氰酸酯乳化,形成乳液。
1.可乳化MDl
RobertsonJ.R.等人1983年报道,市场上有一种可乳化的MDI产品,该MDI产品能简单地与水搅拌形成微细颗粒的水性乳液,形成的低粘度乳液具有优秀的机械稳定性,但因为存在的异氰酸酯基团与水缓慢反应,适用期一般只有2-3 h,不过即使粘度增大到不能使用的程度,NCO的含量仍能保持原有的90%。并且在相当大的MDI乳液浓度范围内适用期变化不大,但当异氰酸酯浓度大于70%时,适用期缩短;升高温度使适用期缩短。几个小时的适用期对大多数应用来说已经足够,但如果需要大量的乳液,则可以通过可乳化MDI与水在静态混合器连续乳化。可乳化MDI产品的出现,提供了把游离异氰酸酯从水介质施加到基材的一种方法。这种异氰酸酯乳液的应用包括:作为木材、织物、混凝土、橡胶等的处理剂和底涂剂,水性胶乳的交联剂,木材胶粘剂,
等等。
  用MDI乳液粘接木材,虽然其价格比通常的“三醛树脂”(脲醛、酚醛、三聚氰胺—甲醛)胶粘剂贵,但它具有以下优点:无刺激性甲醛放出;胶粘剂用量可减少到常规量的6%—7%,用量是酚醛树脂的一半左右;压制时间短,相当于酚醛树脂的40%;对木材含水量要求低;可采用水性“三醛树脂”制板设备;板耐水性好,可降低板密度。
  据称,上述可乳化MDI还可与聚醚或聚酯制成预聚体,再与水混合形成乳液,所得异氰酸酯乳液作胶粘剂用。预聚体NCO含量一般控制在10%-20%,低于此范围,则粘度大,乳化困难。含NCO基团的预聚体乳液能形成柔韧的胶膜,并且成本比MDI乳液低。
  可乳化MDI的分子结构未透露,估计是MDI经改性而得。例如异氰酸酯经磺化可得到含磺酸基团的异氰酸酯;又如TDI上的甲基经氯化再叔胺化可得含季胺盐基团的异氰酸酯化合物。通过在异氰酸酯上接上亲水性氧化乙烯链节也可得到能分散于水的异氰酸酯化合物。
2.封闭型异氰酸酯
  封闭型异氰酸酯化合物或封闭型聚氨酯预聚体乳化于水形成的乳液,从实质上讲也是异氰酸酯乳液,不过,所含的不是游离的异氰酸酯基团,而是保护了的异氰酸酯,当水分挥发后再加热时,异氰酸酯基团再生,参与交联固化。
2.水性乙烯基聚氨酯
  在醋酸乙烯乳液、丙烯酸酯乳液、丁苯胶乳等乙烯基聚合物乳液或聚乙烯醇、羧甲基纤维素的水溶液中,将多异氰酸酯(或其预聚体)的有机溶液分散而成的水性胶粘剂,称为水性
乙烯基聚氨酯胶粘剂,又称为水性高分子异氰酸酯胶粘剂(APl)、乳液聚合物异氰酸酯(EPl)。
  与异氰酸酯乳液的不同之处是,水性乙烯基聚氨酯是在水性高分子(一般是乙烯基树脂)中分散而得。不过,从实质来说,乳液中同样存在异氰酸酯基团。和异氰酸酯乳液一样,未受保护的异氰酸酯基团不能稳定地在水中稳定存在,加入异氰酸酯形成的水性乙烯基聚氨酯胶粘剂有适用期,因为活性的异氰酸酯基团与水性乙烯基树脂及水缓慢反应,使胶粘剂粘度增大,一般几个小时后就凝胶,失去使用价值。
  一般商品水性乙烯基聚氨酯胶粘剂是双组分型胶粘剂,以上述水性乙烯基树脂、填料、或及表面活性剂的混合物为主剂,以聚合MDI等具有2个以上NCO基团的多异氰酸酯、溶剂或及稳定剂的混合物为交联剂。在使用前,异氰酸酯溶液搅拌分散于主剂中。交联剂中的异氰酸酯基团与水性高分子及木材等基材中所含的活性氢基团反应,可得到牢固的粘接层。
  异氰酸酯化合物及其预聚体在水中几乎没有溶解性,但它们能溶于有机溶剂,无需再外加乳化剂,异氰酸酯溶液能在PVA水溶液或乙烯基合成树脂乳液中很好地分散,在水分挥发
过程及干燥后,异氰酸酯与水性树脂或水反应,产生耐水、耐热的固化物。
  水性乙烯基聚氨酯胶粘剂可在常温下固化,但为了使异氰酸酯基团反应完全,并产生交联键,以提高粘接力和耐水性,最好是热压处理。
qq空间v8新版  日本专利介绍了水性乙烯基聚氨酯胶粘剂的制造方法。
  可用于制造水性乙烯基聚氨酯胶粘剂的异氰酸酯有:PAPI、MDI、TDI、TDI—TMP加成物、三苯基甲烷三异氰酸酯、HDI、XDI、H12MDI等多异氰酸酯,以及它们与聚醚或聚酯制成的端NCO基团预聚体。最常用于水性乙烯基聚氨酯胶粘剂的多异氰酸酯是多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)。
  光洋公司的乙烯基合成树脂乳液一般均含有PVA,适宜的PVA聚合度范围为300—2500,皂化度80%—100%。PVA的质量百分浓度以5%—20%范围为宜。
  原则上,凡是能溶解异氰酸酯化合物或预聚体的溶剂都能用于该胶粘剂,如脂肪族及芳香族烃类、酮类、酯类(包括酯类增塑剂)。但试验表明,与水不相容的有机溶剂比较合适,配制的胶粘剂具有良好的粘接力、耐水性好。因为若溶剂和水不相容,水不能很快进入由
异氰酸酯和溶剂组成的微细液滴,溶剂有保护液滴内部异氰酸酯基团不与水反应的作用,使胶有合适的可使用期。例如用一种水性乙烯基聚氨酯胶粘剂作为三合板(单层板厚0.7/1.4/0.7mm)板层之间的胶粘剂,胶的涂布量约270g/m2,1 MPa冷压20min,再120℃ l MPa热压 l min。
美国亚马逊网上书店  还可在胶中加入如淀粉等增量剂,粘土、高岭土、滑石粉等填料,以防止胶粘剂对木材的过分浸渍,这些成分还能与胶粘剂中的异氰酸酯基团反应,赋予粘接力和耐水性。
上网打电话  水性乙烯基聚氨酯胶粘剂主要用于木材加工(如胶合板、刨花板制造,各种木材的粘接),还可用于金属板、纸张、PVC塑料、合成板材、泡沫塑料、混凝土等材料的粘接。例如铝板、钢板与发泡聚烯烃材料之间可用水性乙烯基聚氨酯胶粘剂粘贴,得到的复合材料可用于隔音材料。
  水性乙烯基聚氨酯胶粘剂的优点是:成本比溶剂型聚氨酯胶粘剂低,耐水性优良,粘接速度快,但缺点是加异氰酸酯组分后可使用时间短。
 水性聚氨酯的应用
研发支出  最初的水性聚氨酯是以纤维或皮革处理剂为主要目的开发的。随着性能的不断改善,应用范围也越来越广。用途包括涂料、胶粘剂(粘合剂)、处理剂、乳液聚合高分子乳化剂等等。
  水性聚氨酯的主要用途如下。
1.涂层剂
(1)皮革涂层聚氨酯材料柔韧、耐磨,可用作天然皮革及人造革的涂层剂及补伤剂。我国自70年代就有水性聚氨酯皮革涂饰剂开发,80年代末、90年代初发展较快,类型以阴离子型聚醚型为主,用于替代丙烯酸酯树脂乳液皮革涂饰剂,处理高档天然皮革时它克服了丙烯酸酯树脂的“热粘冷脆”的缺点,经涂饰的皮革手感柔软丰满。它可与丙烯酸酯树脂共混使用。聚氨酯涂饰的皮革可用于靴鞋、服装、女士包等。
(2)织物涂层可用于多种织物的涂层剂,例如帆布、服装面料、传送带涂层。
(3)纤维处理剂棉纤维、化学纤维经聚氨酯乳液稀溶液浸渍,脱水,热处理,可改善手感、耐折痕性和防缩性。
(4)塑料涂层尼龙、ABS等表面涂层。
(5)地板涂层可用于体育馆、室内木地板的涂层,混凝土地板的涂层,耐磨、耐冲击,光泽度好。
(6)其他材料的涂层,如纸张涂层、汽车内装饰件涂层。
(7)底涂剂。
2.胶粘剂(粘合剂)
  和溶剂型聚氨酯胶粘剂一样,水性聚氨酯胶粘剂粘接性能好,胶膜物性可调节范围大,可用于许多应用领域。除可用作各种基材的涂层胶,可用于多种基材的粘接和粘结。

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