國外在20世紀50年代就開始了水性PU膠的研究,直到80年代才在技術上取得突破,90年代推向市場。我國的研究始于20世紀70年代初,近年來研究工作十分活躍,但與國外水平相比,仍處于開發階段。随着經濟高速發展,環保要求越來越高,國内許多單位都積極投入到水性聚氨酯的研發中,據不完全統計,目前我國水性PU膠粘劑的科研、生産單位已有上百家。水性PU膠粘劑具有耐低溫、柔韌性、粘接性能好、膠膜物性可調節範圍寬等優點,已在植絨、多種層壓制品的粘合(包括薄膜、織物、棉或化纖、無紡布、紙張、食品包裝複合塑料薄膜等)、汽車内飾材料的粘接、木工、壓敏膠、制鞋等領域得到廣泛應用。
1.植絨膠粘劑
水性聚氨酯具有優良的柔韌性,性能超過了丙烯酸乳液膠粘劑,可用作植絨膠。如許戈文等人研制出的環氧改性聚氨酯陽離子乳液體系,其粘附力、耐水性、耐溶劑性、手感等方面性能優異。
2.層壓制品及複合包裝
聚氨酯膠粘劑中含有異氰酸酯基(-Nc0)和氨基甲酸酯基(-NHCOO-),與含有活性氫的材料有着優良的粘接力,還可與被粘材料産生氫鍵作用,使粘合更加牢固。聚氨酯膠粘劑的配方可調,膠層從柔性到剛性可任意調整,适合多種材料複合包裝及層壓複合的要求。另外由于膠膜氣味小、無毒,特别适用于食品包裝複合薄膜及裝飾用複合膠粘劑。
安徽大學綠色高分子材料重點實驗室研制的PU-5080水性聚氨酯膠粘劑可用于磁層壓、織物處理、材料粘合等領域,固含量(30±1)%,PH值6~9,斷裂伸長率>400%,拉伸強度>13MPa。
3.木材膠粘劑
木材加工是膠粘劑最大的應用領域。膠合闆、纖維闆、刨花闆常用的膠粘劑有脲醛、三聚氰胺-甲醛、酚醛樹脂膠等。采用‘三醛樹脂’制造複合闆材,一般要求木材水分質量分數在2%以内,而未經幹燥處理的木材水分質量分數在10%左右甚至更高,需要經過幹燥處理才能進行複合加工,否則壓制時可能産生爆裂。另外,三醛樹脂在粘接及制品使用過程中會産生有刺激性氣味的甲醛,對環境造成污染。脲醛膠粘的制品耐水性較差,聚醋酸乙烯乳液則耐水性及耐熱性均不佳,熱壓時易透膠。而采用乙烯基水性聚氨酯膠粘劑可克服以上缺點,能在室溫下膠接木材,具有初粘性高,對較濕的木材也能适應等優點。膠層的耐熱性和耐老化性能良好。
日本首先開發了水性乙烯基PU系木材膠粘劑,簡稱API,後改名為水性高分子-異氰酸酯系木材膠粘劑(WPI)。該類膠粘劑初粘性高,可常溫膠接,最終粘接強度高,膠層耐水、耐久性良好,粘接木材時受壓時間短,操作簡便,膠粘劑呈中性,對木材無污染。
4.鞋用膠粘劑
前幾年我國一些三資鞋廠已開始使用水性PU膠。目前每年單從我國出口到國外的4大名牌(Nike等)所用的水性PU膠就達到2萬t。由于國産水性PU膠在固化速度、初粘性、耐熱性等方面均不及溶劑型膠,因此國内市場上的鞋用水性PU基本上為進口産品。
5.壓敏膠
乳液壓敏膠的用途是制造膠帶、不幹膠标簽等,也可直接使用,廣泛用于辦公、建築、家具、車輛等領域。目前丙烯酸類乳液使用較多。而考慮到耐老化、耐寒、粘接強度、透明性、無毒等因素,聚氨酯可成為水性壓敏膠中一種新型優良品種。PU乳液的分子質量不宜過大。日特開昭62-297375報道了日本花五株式會社研制的一種陰離子型PU乳液,用環氧交聯得到的壓敏膠耐水性好、強度高、穩定性好[8]。該實驗研制的環氧改性水性PU壓敏膠,乳液穩定,用于鋁闆與薄膜及海綿與海綿粘接,具有非常好的初粘性和持粘性。
注:
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