改性水性聚氨酯胶黏剂的研究进展

    慧聪涂料网讯：

邓威，黄洪，傅和青

    （华南理工大学化学与化工学院，广东广州510640）

    摘要：介绍了水性聚氨酯胶黏剂的分类和合成方法。综述了水性聚氨酯的改性方法，包括丙烯酸酯改性、环氧树脂改性、有机氟改性、有机硅改性、纳米材料改性、复合改性和超支化预聚体改性。比较了各种改性方法的优势和缺陷，提出了每种方法改性的胶黏剂的适用领域，指出了水性聚氨酯胶黏剂的发展趋势。

    关键词：水性聚氨酯；胶黏剂；改性

    中图分类号：TQ433.4+33  文献标志码：A  文章编号：1000–6613（2011）06–1341–06

    聚氨酯（PU）胶黏剂是分子链中含有氨酯基（—NHCOO—）和/或异氰酸酯基（—NCO）类的胶黏剂[1]。聚氨酯由于具有优良的弹性、耐低温性、耐磨、耐化学药品和对各种基材良好的黏附性等特点，使其广泛应用于涂料[2]、胶黏剂[3]、油墨[4]等领域。以往在胶黏剂和涂料方面，溶剂型产品占较大比例。但是溶剂型聚氨酯由于含有挥发性有机化合物而污染环境，使得其应用受到限制。随着人们环保意识的加强，水性聚氨酯获得快速发展。水性聚氨酯以水为溶剂，具有环境友好、无毒、不易燃等优点而被广泛用于环境友好型涂料和胶黏剂中，并显示出一系列优良的性质[5-7]。水性聚氨酯虽然具有很多优良的性能，但是仍然有许多不足之处。首先，水性聚氨酯乳液固含量低导致干燥成膜速度慢、自增稠性差、初黏力低等缺点；此外，水性聚氨酯乳液成膜后存在耐水性差、耐溶剂性不良、硬度低、表面光泽差、涂膜手感不佳等缺点。由于水性聚氨酯存在这些缺点，因此需要对其改性。国内外的改性方法主要有丙烯酸改性、环氧改性、有机硅有机氟改性、纳米材料改性、复合改性等。近些年来，水性聚氨酯的改性研究主要向着超支化预聚体改性、纳米纤维素改性等方向发展。

    1水性聚氨酯胶黏剂的分类和合成方法

    1.1水性聚氨酯胶黏剂的分类

    水性聚氨酯根据外观可分为乳液型聚氨酯、聚氨酯水分散液和水溶性聚氨酯。按聚氨酯的异氰酸酯原料分，可以分为芳香族异氰酸酯型、脂肪族异氰酸酯型、脂环族异氰酸酯型。水性聚氨酯根据其主链或侧链是否含有离子基团而被分为阴离子型聚氨酯乳液[8]、阳离子型聚氨酯乳液[9]和非离子型聚氨酯乳液[10]。

    1.2水性聚氨酯的合成方法

    水性聚氨酯的合成可以分为外乳化法和内乳化法。外乳化法中分子链上引入含有少量不足以自乳化的亲水性链段或基团，或者完全不引入亲水性成分，要添加乳化剂并在强烈的搅拌下制成聚氨酯乳液或分散体。内乳化法则是在聚氨酯分子中引入亲水基团或带有亲水基团的扩链剂（即内乳化剂），然后中和成盐，直接将其分散于水介质中，而无需乳化剂即可形成稳定的乳液。内乳化法又可以分为预聚体法[11-12]、丙酮法[13]、熔融分散法、端基保护法[14]和酮亚胺-酮连氮法[15]。其中预聚体法和丙酮法比较成熟。

    2水性聚氨酯胶黏剂改性方法

    2.1丙烯酸酯改性

    丙烯酸酯改性水性聚氨酯的制备方法有以下5种：①PA与PU直接进行物理共混[16]；