水性聚氨酯的性能以及特点

随着经济高速发展，环保要求越来越高，国内许多单位都积极投入到水性聚氨酯的研发中，据不完全统计，目前我国水性PU胶粘剂的科研、生产单位已有上百家。水性PU胶粘剂具有耐低温、柔韧性、粘接性能好、胶膜物性可调节范围宽等优点，已在植绒、多种层压制品的粘合（包括薄膜、织物、棉或化纤、无纺布、纸张、食品包装复合塑料薄膜等）、汽车内饰材料的粘接、木工、压敏胶、制鞋等领域得到广泛应用。植绒胶粘剂水性聚氨酯具有优良的柔韧性，性能超过了丙烯酸乳液胶粘剂，可用作植绒胶。如许戈文等人研制出的环氧改性聚氨酯阳离子乳液体系，其粘附力、耐水性、耐溶剂性、手感等方面性能优异。层压制品及复合包装聚氨酯胶粘剂中含有异氰酸酯基（-NcO）和氨基甲酸酯基（-NHCOO-），与含有活性氢的材料有着优良的粘接力，还可与被粘材料产生氢键作用，使粘合更加牢固。聚氨酯胶粘剂的配方可调，胶层从柔性到刚性可任意调整，适合多种材料复合包装及层压复合的要求。另外由于胶膜气味小、无毒，特别适用于食品包装复合薄膜及装饰用复合胶粘剂。安徽大学绿色高分子材料重点实验室研制的PU-5080水性聚氨酯胶粘剂可用于磁层压、织物处理、材料粘合等领域，固含量（30±l）%,PH值6〜9,断裂伸长率＞400%,拉伸强度＞13MPa。木材胶粘剂木材加工是胶粘剂最大的应用领域。胶合板、纤维板、刨花板常用的胶粘剂有脲醛、三聚氰胺-甲醛、酚醛树脂胶等。采用‘三醛树脂'制造复合板材，一般要求木材水分质量分数在2%以内，而未经干燥处理的木材水分质量分数在10%左右甚至更高，需要经过干燥处理才能进行复合加工，否则压制时可能产生爆裂。另外，三醛树脂在粘接及制品使用过程中会产生有刺激性气味的甲醛，对环境造成污染。脲醛胶粘的制品耐水性较差，聚醋酸乙烯乳液则耐水性及耐热性均不佳，热压时易透胶。而采用乙烯基水性聚氨酯胶粘剂可克服以上缺点，能在室温下胶接木材，具有初粘性高，对较湿的木材也能适应等优点。胶层的耐热性和耐老化性能良好。日本首先开发了水性乙烯基PU系木材胶粘剂，简称API,后改名为水性高分子-异氰酸酯系木材胶粘剂（WPI）。该类胶粘剂初粘性高，可常温胶接，最终粘接强度高，胶层耐水、耐久性良好，粘接木材时受压时间短，操作简便，胶粘剂呈中性，对木材无污染。鞋用胶粘剂前几年我国一些三资鞋厂已开始使用水性PU胶。目前每年单从我国出口到国外的4大名牌（Nike等）所用的水性PU胶就达到2万t。由于国产水性PU胶在固化速度、初粘性、耐热性等方面均不及溶剂型胶，因此国内市场上的鞋用水性PU基本上为进口产品。压敏胶乳液压敏胶的用途是制造胶带、不干胶标签等，也可直接使用，广泛用于办公、建筑、家具、车辆等领域。目前丙烯酸类乳液使用较多。而考虑到耐老化、耐寒、粘接强度、透明性、无毒等因素，聚氨酯可成为水性压敏胶中一种新型优良品种。PU乳液的分子质量不宜过大。日特开昭62-297375报道了日本花五株式会社研制的一种阴离子型PU乳液，用环氧交联得到的压敏胶耐水性好、强度高、稳定性好［8］。该实验研制的环氧改性水性PU压敏胶，乳液稳定，用于铝板与薄膜及海绵与海绵粘接，具有非常好的初粘性和持粘性。水性PU胶优势与传统油性PU胶相比，具有三大特点：环保。不含或少含VOC（有机挥发物），对人体和生态环境无危害。不易燃易爆，储藏安全，无消防隐患；高固含量。PU树脂含量达到50%,是传统油性产品的3-4倍，因此可以达到高于油性产品的后期粘合效果；节省。因不易挥发，明显减少浪费，而且采用一次胶流程，超薄的涂布，可以明显节省用量。一般可以节省3-4的用量。现场应用技术分析操作：水性PU属水溶性，不易干燥，因此要求操作者涂胶均匀而且涂薄。但正是因为如此操作要求可能会带给操作者一个适应时段，并且可能发生影响工作效率等一系列问题。因此，操作的适应性和熟练程度被认为是水性PU胶能否得到应用的关键。而且一些细节上的操作失误往往可能带来较坏的影响，例如，擦拭积胶可能发生后段脱胶，因此，对操作者的有效培训是解决问题的所在。品质:水性PU胶最优秀的表现在后期力，可以比传统油性产品高出40%的后期力，只要材料前处理得当，终期粘着效果是非常惊人的，而且还会不断增长，在一些多孔性材料上这种优势更加明显，相比传统油性产品24小时后的最大拉力值，水性PU产品却还可以继续增长。而且鞋类常用测试如耐候，耐水解等性能一应达到甚至超过要求。可以准确地说，水性PU和油性PU，在本身的性质和应用上是等同的，不同的是采用了不一样的媒介，但并不能影响彼此相同的应用，以及相似的品质。工作效率：水性PU胶的应用通常采用一次胶流程，可以节省4-6个劳动力，而且这部分劳动力还可以帮助下段擦胶，这样一来就可以明显改善工作效率。虽然水性PU胶操作要求严格，操作初级阶段不熟练往往造成擦胶较慢，工作效率稍低，但完全可以通过培训熟练的擦胶技术而得到改善。而且，水性PU胶的高耐用性更节省大量调胶盛胶时间，一个工作时段每人需要量至多1公斤左右。因此，可以这样认为，使用水性PU胶如果造成工作效率下降，那仅仅是初期不熟练造成，通过有针对性调整是完全可以改善的。成本核算：虽然水性PU胶每公斤成本相当于油性PU胶3-4倍，但由于水性PU胶单耗非常低，仅相当于油性产品的1/3至1/4，因此实际成本是相当的，而综合成本上，由于水性产品的使用节省了人力和抽通风及消防设施，因此，总体成本核算会低于传统油性产品。使用优势：很显然，水性PU胶的应用在保证现有的有效性生产的同时，更可以带来诸如几下几点优势：1，改善操作车间空气环境污染，降低员工职业病潜在危害。2，通过人文环境的改善和调整，使产品的附加值更高，更易受到市场好评，而且更容易得到国际外商的认可。3，实践证明，应用水性产品于鞋类制造业，可以真实地降低综合成本，这是经过SUPAR、VANS与受单工厂共同论证过的。水性PU胶的用途水性PU胶的用途比较广泛，首先它主要应用于制鞋行业：（1）配合适当的表面处理剂，水性PU胶基本可以应用于大部分鞋材；（2）对多孔性面料，或容易受溶剂侵蚀的材料，水性产品有非常明显的优势;（3）但是含油脂成分较重、张力特别大的材料，目