水性聚氨酯的性能以及特點(diǎn)

隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，環(huán)保要求越來越高，國內(nèi)許多單位都積極投入到水性聚氨酯的研發(fā)中，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國水性PU膠粘劑的科研、生產(chǎn)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(diào)節(jié)范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，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、食品包裝復(fù)合塑料薄膜等）、汽車內(nèi)飾材料的粘接、木工、壓敏膠、制鞋等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。植絨膠粘劑水性聚氨酯具有優(yōu)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(huán)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(yōu)異。層壓制品及復(fù)合包裝聚氨酯膠粘劑中含有異氰酸酯基（-NcO）和氨基甲酸酯基（-NHCOO-），與含有活性氫的材料有著優(yōu)良的粘接力，還可與被粘材料產(chǎn)生氫鍵作用，使粘合更加牢固。聚氨酯膠粘劑的配方可調(diào)，膠層從柔性到剛性可任意調(diào)整，適合多種材料復(fù)合包裝及層壓復(fù)合的要求。另外由于膠膜氣味小、無毒，特別適用于食品包裝復(fù)合薄膜及裝飾用復(fù)合膠粘劑。安徽大學(xué)綠色高分子材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(lǐng)域，固含量（30±l）%,PH值6?9,斷裂伸長率＞400%,拉伸強(qiáng)度＞13MPa。木材膠粘劑木材加工是膠粘劑最大的應(yīng)用領(lǐng)域。膠合板、纖維板、刨花板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'制造復(fù)合板材，一般要求木材水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2%以內(nèi)，而未經(jīng)干燥處理的木材水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)在10%左右甚至更高，需要經(jīng)過干燥處理才能進(jìn)行復(fù)合加工，否則壓制時可能產(chǎn)生爆裂。另外，三醛樹脂在粘接及制品使用過程中會產(chǎn)生有刺激性氣味的甲醛，對環(huán)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(diǎn)，能在室溫下膠接木材，具有初粘性高，對較濕的木材也能適應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。膠層的耐熱性和耐老化性能良好。日本首先開發(fā)了水性乙烯基PU系木材膠粘劑，簡稱API,后改名為水性高分子-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(qiáng)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。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(dá)到2萬t。由于國產(chǎn)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，因此國內(nèi)市場上的鞋用水性PU基本上為進(jìn)口產(chǎn)品。壓敏膠乳液壓敏膠的用途是制造膠帶、不干膠標(biāo)簽等，也可直接使用，廣泛用于辦公、建筑、家具、車輛等領(lǐng)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(qiáng)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(yōu)良品種。PU乳液的分子質(zhì)量不宜過大。日特開昭62-297375報(bào)道了日本花五株式會社研制的一種陰離子型PU乳液，用環(huán)氧交聯(lián)得到的壓敏膠耐水性好、強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好［8］。該實(shí)驗(yàn)研制的環(huán)氧改性水性PU壓敏膠，乳液穩(wěn)定，用于鋁板與薄膜及海綿與海綿粘接，具有非常好的初粘性和持粘性。水性PU膠優(yōu)勢與傳統(tǒng)油性PU膠相比，具有三大特點(diǎn)：環(huán)保。不含或少含VOC（有機(jī)揮發(fā)物），對人體和生態(tài)環(huán)境無危害。不易燃易爆，儲藏安全，無消防隱患；高固含量。PU樹脂含量達(dá)到50%,是傳統(tǒng)油性產(chǎn)品的3-4倍，因此可以達(dá)到高于油性產(chǎn)品的后期粘合效果；節(jié)省。因不易揮發(fā)，明顯減少浪費(fèi)，而且采用一次膠流程，超薄的涂布，可以明顯節(jié)省用量。一般可以節(jié)省3-4的用量。現(xiàn)場應(yīng)用技術(shù)分析操作：水性PU屬水溶性，不易干燥，因此要求操作者涂膠均勻而且涂薄。但正是因?yàn)槿绱瞬僮饕罂赡軙Ыo操作者一個適應(yīng)時段，并且可能發(fā)生影響工作效率等一系列問題。因此，操作的適應(yīng)性和熟練程度被認(rèn)為是水性PU膠能否得到應(yīng)用的關(guān)鍵。而且一些細(xì)節(jié)上的操作失誤往往可能帶來較壞的影響，例如，擦拭積膠可能發(fā)生后段脫膠，因此，對操作者的有效培訓(xùn)是解決問題的所在。品質(zhì):水性PU膠最優(yōu)秀的表現(xiàn)在后期力，可以比傳統(tǒng)油性產(chǎn)品高出40%的后期力，只要材料前處理得當(dāng)，終期粘著效果是非常驚人的，而且還會不斷增長，在一些多孔性材料上這種優(yōu)勢更加明顯，相比傳統(tǒng)油性產(chǎn)品24小時后的最大拉力值，水性PU產(chǎn)品卻還可以繼續(xù)增長。而且鞋類常用測試如耐候，耐水解等性能一應(yīng)達(dá)到甚至超過要求?？梢詼?zhǔn)確地說，水性PU和油性PU，在本身的性質(zhì)和應(yīng)用上是等同的，不同的是采用了不一樣的媒介，但并不能影響彼此相同的應(yīng)用，以及相似的品質(zhì)。工作效率：水性PU膠的應(yīng)用通常采用一次膠流程，可以節(jié)省4-6個勞動力，而且這部分勞動力還可以幫助下段擦膠，這樣一來就可以明顯改善工作效率。雖然水性PU膠操作要求嚴(yán)格，操作初級階段不熟練往往造成擦膠較慢，工作效率稍低，但完全可以通過培訓(xùn)熟練的擦膠技術(shù)而得到改善。而且，水性PU膠的高耐用性更節(jié)省大量調(diào)膠盛膠時間，一個工作時段每人需要量至多1公斤左右。因此，可以這樣認(rèn)為，使用水性PU膠如果造成工作效率下降，那僅僅是初期不熟練造成，通過有針對性調(diào)整是完全可以改善的。成本核算：雖然水性PU膠每公斤成本相當(dāng)于油性PU膠3-4倍，但由于水性PU膠單耗非常低，僅相當(dāng)于油性產(chǎn)品的1/3至1/4，因此實(shí)際成本是相當(dāng)?shù)模C合成本上，由于水性產(chǎn)品的使用節(jié)省了人力和抽通風(fēng)及消防設(shè)施，因此，總體成本核算會低于傳統(tǒng)油性產(chǎn)品。使用優(yōu)勢：很顯然，水性PU膠的應(yīng)用在保證現(xiàn)有的有效性生產(chǎn)的同時，更可以帶來諸如幾下幾點(diǎn)優(yōu)勢：1，改善操作車間空氣環(huán)境污染，降低員工職業(yè)病潛在危害。2，通過人文環(huán)境的改善和調(diào)整，使產(chǎn)品的附加值更高，更易受到市場好評，而且更容易得到國際外商的認(rèn)可。3，實(shí)踐證明，應(yīng)用水性產(chǎn)品于鞋類制造業(yè)，可以真實(shí)地降低綜合成本，這是經(jīng)過SUPAR、VANS與受單工廠共同論證過的。水性PU膠的用途水性PU膠的用途比較廣泛，首先它主要應(yīng)用于制鞋行業(yè)：（1）配合適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚韯訮U膠基本可以應(yīng)用于大部分鞋材；（2）對多孔性面料，或容易受溶劑侵蝕的材料，水性產(chǎn)品有非常明顯的優(yōu)勢;（3）但是含油脂成分較重、張力特別大的材料，目