水性聚氨酯膠的分類與制備

2019/12/9 閱讀數:

聚氨酯膠黏劑包括多異氰酸酯溶液膠,熱塑性聚氨酯溶液膠,反應型單、雙組分聚氨酯溶液膠,無溶劑型聚氨酯液體膠,水分散型、熱熔型和反應熱熔型聚氨酯膠等。目前,聚氨酯膠黏劑主要應用的是熱塑性聚氨酯溶液膠和反應型單、雙組分聚氨酯溶液膠。

聚氨酯膠黏劑的非有機溶劑化有3個途徑:水性化,熱熔化和100% 液體化。在這3個途徑中,以水作溶劑代替有機溶劑的水性化由于應用工藝和條件與原溶劑型膠黏劑差別不大,有獨特的優點,現在已得到迅速發展。

按照較成熟的應用形態區分,水性聚氨酯膠黏劑目前可分為3 類:

(1)可水分散性多異氰酸酯膠黏劑,其主要成分為含親水基團、可自動分散于水的多異氰酸酯;其主要用于人造板制造和其他類型水性聚氨酯膠黏劑的固化劑;

(2)乙烯基聚氨酯水性膠黏劑,其是乙烯基水性高分子乳液- 多異氰酸酯雙組分膠黏劑,主要用于木材粘接;

(3)水分散性聚氨酯(PUD)膠黏劑。

水性聚氨酯根據外觀可分為乳液型聚氨酯、聚氨酯水分散液和水溶性聚氨酯。

按聚氨酯的異氰酸酯原料分,可以分為芳香族異氰酸酯型、脂肪族異氰酸酯型、脂環族異氰酸酯型。

水性聚氨酯根據其主鏈或側鏈是否含有離子基團而被分為陰離子型聚氨酯乳液、陽離子型聚氨酯乳液和非離子型聚氨酯乳液。


制備原料:

(1)多異氰酸酯

常用的是芳香族二異氰酸酯和脂肪族或脂環族二異氰酸酯。

(2)聚合物多元醇

常用的低聚物多元醇一般以聚醚多元醇和聚酯多元醇為主 。

(3)親水擴鏈劑

其可使水性聚氨酯具有良好的水分散性和自乳化性, 按引入親水基團的種類分為陰離子型、陽離子型、非離子型和兩性型, 應用較多、相對效果較好的是陰離子試劑。

此外, 還有小分子擴鏈劑、溶劑、催化劑、交聯劑、成鹽劑等助劑。


制備方法:

(1 乳化法  

通常采用兩種乳化方式:

一是將制備完畢的有機溶劑型聚氨酯在有乳化劑的高剪切力乳化設備中, 用外部機械力制成聚氨酯水乳液(外乳化法) 。此法制得的聚氨酯乳液粒徑較大, 一般大于1 微米。

二是在預聚體基團上引入表面活性劑基團, 使合成出的聚氨酯具有親水性(內乳化法)。常少的表而活性劑基團有: 磺酸鹽型、羧酸鹽型、,叔胺型、兩性型及非離子聚乙二醇型。此法制得的聚氨酯乳液粒徑小, 可用羧甲基纖維素、聚乙烯醇等作為乳化保護劑, 提高乳液穩定性。

(2)丙酮法

疏水型預聚體在丙酮存在下與親水單體擴鏈反應制得高聚物, 同時加入丙酮稀釋反應混合物, 再向系統內加水, 攪拌, 形成連續的水相及被丙酮溶脹的不連續聚氨酯微粒相, 最后蒸去丙酮。該方法制得的水性聚氨酯重復性好, 乳液粒徑均勻, 分散性好, 但該法需使用大量丙酮, 溶劑回收工藝復雜, 危險系數高.

3)保護反應活性的水系聚氨酯

端基為異氰酸酷的聚氨酯遇水將發生擴鏈反應, 在放出二氧化碳的同時形成脲基。為此, 采用某些化合物先將一N CO 基封閉, 制成一種部分封閉式雙封端N C O 的聚氨酯預聚體, 使其能在水中乳化, 擴鏈、引入基團, 然后通過加熱解閉,使異氰酸酯再生進行交聯反應, 常用封閉劑有: 酸類、叔醇類, 亞硫酸鹽及低分子量的胺類和醋酸酯類。

(4)熔融分散法

將制得的含離子基團的端脲基低聚物在熔融狀態下季胺化、羥甲基化后加水形成穩定的乳液,降低pH 值使其發生縮聚反應, 形成高分子質量的聚氨酯。該方法工藝簡單, 容易控制, 在制備過程中不需要使用溶劑, 對環境無污染, 適應性強, 但此法反應溫度較高。


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