亲水性扩链剂引入到预聚体分子中是制备水性聚氨酯的关键步骤之一。目前水性聚氨酯以阴离子型,自乳化为主[8],阴离子型水性聚氨酯义分为磺酸盐型和羧酸盐型两类,现在应用较多的是羧酸盐型。含羧基的亲水扩链剂—一般有二羟基半酯(简称半酯)和2,2-双羟甲基丙酸(DMPA)。DMPA分子量小,较少的用量就能提供足够多的羧基当量。笔者在研究中发现,由于DMPA为固体,且熔点较高,在反应过程中会产生不均匀现象;而半脂与多元醇相容性好,但用量大,且得到的水性聚氨酯胶膜发粘。以DMPA为亲水性扩链剂在国外非常流行。国内DMPA来源曾一度依赖进口,近年来,国内已有厂家能生产。笔者比较过进口DMPA和国产DMPA的扩链效果,发现国产DMPA性能也相当不错。
2.2白乳化工艺
白乳化工艺也是制备高性能水性聚氨酯的重要影响因素,笔者结合实际工作谈几点看法:
(1)乳化温度宜低不宜高,不应超过45℃。
(2)成盐剂选有机碱类较合适,其用量应严格控制。
(3)选择高效乳化设备能收到事半功倍的效果。
2.3其它改性途径
以上提到的通过原料及工艺的选择,能制得部分支化和交联的水性聚氨酯,干燥固化时一般不发生化学反应,这种方法称为内交联法,多用于单组分体系。还有所谓外交联法,即在使用时添加交联剂到水性聚氨酯中,交联剂与聚氨酯分子发生化学反应而交联,外交联法相当于双组分体系。目前,国内外生产的水性聚氨酯几乎都是单组分的,90年代双组分水性聚氨酯受到重视[13],其研究重点是减少副反应,增加反应的选择性及在潮湿低温下成膜。双组分水性聚氨酯的研究主要集中在Bayer公司,OECE公司,Miles公司等。用丙烯酸酯改性水性聚氨酯,得到所谓"第三代水性聚氨酯",近年来成为国内外研究的热点[14-18].
第三代水性聚氨酯兼具有丙烯酸酯和聚氨酯的优点,正日益成为水性聚氨酯改性的重要途径之一。
3、配胶助剂
高性能水性聚氨酯胶粘剂应具有以下特点:
(1)耐水、耐介质性好。
(2)粘接强度高,初粘力大。
(3)良好的贮存稳定性。
(4)耐冻融,耐较高温度。
(5)干燥速度较快,低环境温度下成膜性良好。
(6)施工工艺佳。
要达到以上几点,除合成高性能水性聚氨酯外,配膜助剂的选择也尤为重要。
水性聚氨酯的配胶助剂主要有增稠剂,流平剂(润湿剂)等。很多性能优良的配胶助剂都产自国外[19],例如Borchers公司的Borchigel
L75增稠剂,DIC公司的增稠剂VoncoatHV和流平剂Megafacf-812,美国气体公司的表面活性剂Safinol.国内在这方面还很欠缺,这也是发展我国高性能水性聚氨酯胶粘剂需要突破的瓶颈之一。
4、结束语
发展高性能水性聚氨酯胶粘剂的最终目标是取代目前正在大量使用的高污染的双组分溶剂型聚氨酯胶粘剂。随着我国加入WTO日期的临近,相信在不远的将来,我国研究开发高性能水性聚氨酯胶粘剂所需各种原料能及时得到保障供应。中国聚氨酯工业协会翁汉元秘书长在聚氨酯工业"十五"发展规划建议中,曾提到水性聚氨酯胶粘剂是主要发展方向之一。愿国内同行齐心协力,为缩短我国高性能胶粘剂与世界发达国家的差距作出贡献。
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