水性聚氨酯胶黏剂改性方法分析[论文]
水性聚氨酯的制备及改性方法
聚氨基甲酸酯（polyurethane），简称聚氨酯（PU），是分子结构中含有重复氨基甲酸酯（-NHCOO-）结构的高分子材料的总称。
聚氨酯一般由二异氰酸酯和二元醇或多元醇为基本原料经加聚反应而成，根据原料的官能团数不同，可制成线形或体形结构的聚合物，其性能也有差异。
聚氨酯具有良好的力学性能、粘结性能及耐磨性等，在各领域得到了广发应用。
由于溶剂型聚氨酯的溶剂为有机物，具有挥发性，不仅污染环境，而且对人体有害。
在人们日益重视环境保护的今天以及环保法规的确立，溶剂型涂料中的有机化合物的排放量受到了严格的控制，因此，开发污染小的水性涂料已成为研究的主要方向。
水性聚氨酯（WPU）具有优异的物理机械性能，其不含或含有少量可挥发性有机物，生产施工安全，对环境及人体基本无害，符合环保要求。
其生产方法分为外乳化法和内乳化法，外乳化法又称强制乳化法，由使用这种方法得到的乳液稳定性较差，所以使用较少。
目前使用较多的是内乳化法，也称自乳化法，即在聚氨酯分子链上引入一些亲水性基团，使聚氨酯分子具有一定的亲水性，然后在高速分散下，凭借这些亲水基团使其自发地分散于水中，从而得到WPU。
然而，亲水基团的引入在提高聚氨酯亲水性的同时却降低了它的耐水性和拒油性。
为了改善其耐水性和拒油性，通常是将强疏水性链段引入聚氨酯结构之中。
有机硅、有机氟由于其表面能低和热稳定性好受到人们的重视，已经得到了广泛应用。
同时利用纳米材料来提高涂膜的光学、热学和力学性能。
纳米改性WPU 完美地结合了无机物的刚性、尺寸稳定性、热稳定性及WPU的韧性、易加工性，纳米改性WPU为涂料向高性能化和多功能化提供了崭新的手段和途径，是最有前途的现代涂料研究品种之一。
[1]1.2 水性聚氨酯的基本特征及发展历史1937年德国的Otto Bayer博士首次将异氰酸酯用于聚氨酯的合成。
直到1943年德国科学家Schlack在乳化剂或保护胶体存在的情况下，将二异氰酸酯在水中乳化并在强烈搅拌下加入二胺，首次成功制备了水性聚氨酯。
水性聚氨酯表面施胶剂的制备、改性及应用研究进展
江苏造纸JIANGSU ZAOZHI • 2 •2020年12月第4期（总第141期）水性聚氨酯表面施胶剂的制备、改性及应用研究进展李丹丹'谈继淮▽胡丁根“陈建斌彳刘祝兰I 曹云峰"（1.南京林业大学轻工与食品学院，江苏南京,210037；2.南京林业大学化学与工程学院，江苏南京,210037,3.华邦古楼新材料有限公司，浙江衢州,324400）摘要水性聚氨酯（WPU ）表面施胶剂具有柔韧性能好、附着力强、结构及性能可控、绿色环保等优点，但其自身交联密度较低，耐水、耐热以及机械强度等性能较差，需进行化学改性，才能满足造纸工业应用要求。
本文详细综述了 WPU 表面 施胶剂近年来的主要改性方法，包括丙烯酸酯改性、有机硅改性、环氧树脂改性和蒐麻油改性等，并对改性前后WPU 表面施 胶剂的性能变化进行了分析、评述，为新型WPU 表面施胶剂的研究开发提供理论依据。
文章重点介绍了多功能WPU 表面施胶剂，此类施胶剂在改善纸张表面性能的同时，还赋予了纸张抗紫外、抗菌、荧光增白等特定功能，具有“ 一剂多效”的特点。
通过对WPU 表面施胶剂发展规律的总结，指出绿色环保、低能耗、多功能化是WPU 表面施胶剂在造纸工业未来研究的重点。
关键词水性聚氨酯；聚合物；界面；环保型表面施胶剂；造纸助剂表面施胶剂是造纸工业的重要助剂，通过与纸 张表面纤维吸附或键合形成疏水薄膜，提高纸张的抗液性能和表面强度。
根据原料来源的不同，表面施胶剂可分为天然高分子表面施胶剂（如淀粉、壳 聚糖等）、改性天然高分子表面施胶剂（如氧化淀 粉、交联淀粉、竣甲基纤维素等）和合成高分子表面施胶剂（如聚乙烯醇、水性聚氨酯等），其中，合成表面施胶剂类水性聚氨酯（WPU ）因成膜性能好、粘 结强度高、柔韧性可调、绿色环保被认为是造纸工业 最具应用前景的表面施胶剂之一m 。
尽管WPU表面施胶剂具有众多优点，但由于其以水为分散介质,不可避免会在WPU 分子中引入亲水基团，导致 其耐水、耐热以及机械强度等性能低于其他合成表面施胶剂牛句。
改性水性聚氨酯及其粘接性能
改性水性聚氨酯及其粘接性能综述了水性聚氨酯的改性方法，包括环氧树脂改性、丙烯酸酯改性、有机硅改性、有机氟改性、纳米材料改性、复合改性。
比较了各种改性方法的优缺点，指出了水性聚氨酯胶粘剂所存在的问题，展望了水性聚氨酯胶粘剂改性发展趋势。
标签：水性聚氨酯（WPU）；胶粘剂；改性聚氨酯（PU）是在高分子链的主链上含有重复的氨基甲酸酯键结构单元（—NHCOO—）的高分子化合物，具有成膜强度高、柔韧性好、粘附力强，良好的耐磨、耐水、耐化学药品等优点，广泛应用于涂料、胶粘剂、油墨等领域[1～4]。
随着环境保护压力的增大，溶剂型聚氨酯胶粘剂应用受到限制。
WPU胶粘剂具有不燃、气味小、不污染环境、节能等优点[5～7]，正面临前所未有的发展机遇。
1 水性聚氨酯改性WPU主要是线性热塑性高分子，由于分子间缺乏交联，分子质量较低，所以WPU存在干燥速度慢、耐水耐溶剂性差和胶膜力学强度低等缺点[8，9]。
为了改善WPU胶的综合性能，扩大应用领域，必须对其进行改性。
1.1 环氧树脂改性环氧树脂具有一系列优良的性能[10]。
用环氧树脂改性WPU可以形成各种性能新颖的材料。
环氧树脂改性方式主要有3种：机械共混、接枝共聚和环氧开环共聚。
Fu等[11]以1，4-丁二醇（BDO）和二羟甲基丙酸（DMPA）为扩链剂，合成了环氧树脂改性WPU乳液。
实验结果表明，当环氧树脂E20质量分数为8%时，改性乳液具有更好的综合性能，胶膜的机械性能和热稳定性更好。
由此环氧树脂改性的WPU乳液制得的胶粘剂能够满足汽车内饰胶的需求。
Xi等[12]以甲苯二异氰酸酯（TDI）和聚丙烯乙二醇2000（PPG）为原料与环氧树脂反应制备互穿聚合物网络PU胶粘剂。
考查了环氧树脂含量对PU胶的形态结构、导电性、热稳定性和粘接性能的影响。
结果表明，环氧树脂能改善PU胶的形态结构，提高胶膜的热稳定性和粘接强度。
1.2 丙烯酸酯改性利用丙烯酸酯改性聚氨酯乳液主要有物理共混和共聚改性2种方法。
水性聚氨酯的合成与改性研究
水性聚氨酯的合成与改性研究1. 本文概述本文聚焦于水性聚氨酯（Waterborne Polyurethane, WPU）这一极具潜力的环保型高分子材料，对其合成方法与改性技术进行系统梳理与深入探讨。
水性聚氨酯以其优异的综合性能、良好的生物降解性和显著的环境友好性，在涂料、胶黏剂、纺织品整理、皮革涂饰、包装材料等诸多领域展现出广泛的应用前景。
随着社会对可持续发展要求的不断提升，以及相关法规对有害溶剂排放限制的日趋严格，水性聚氨酯的研究与开发已经成为高分子科学与工业界的重要课题。
本研究首先回顾了水性聚氨酯的合成原理，详述了其通过多元醇、异氰酸酯、扩链剂等基本原料的选择与配比，以及采用乳化、微乳液聚合、自乳化等不同途径制备水分散体的过程。
特别关注了预聚反应条件、亲水基团引入策略、乳化剂选择等因素对水性聚氨酯粒径分布、稳定性及最终性能的影响。
同时，针对不同的应用场景需求，探讨了不同类型水性聚氨酯（如阴离子型、阳离子型、非离子型等）的设计原则与合成特点。
在改性研究部分，本文归纳了近年来水性聚氨酯改性技术的最新进展，包括通过分子结构设计、功能单体共聚、纳米填料复合、表面接枝、交联反应等多种手段，以提升水性聚氨酯的力学性能、耐化学品性、热稳定性、生物相容性及功能性等。
特别强调了改性技术对于拓宽水性聚氨酯应用范围、满足特定行业标准、以及应对复杂服役环境挑战的重要性。
文中还对水性聚氨酯在各应用领域的实际案例进行了剖析，展示了其在提高产品性能、降低环境污染、推动绿色制造等方面的显著成效。
通过对现有文献的批判性评估与对比分析，揭示了水性聚氨酯合成与改性研究中的关键科学问题与技术瓶颈，并对未来可能的研究方向与创新点进行了展望。
总体而言，本文旨在为科研工作者、工程师以及相关产业界人士提供一份全面且前沿的水性聚氨酯合成与改性技术概览2. 水性聚氨酯的基本原理水性聚氨酯（Waterborne Polyurethanes，简称WPU）是一种以水为分散介质的聚氨酯分散体系。
水性聚氨酯胶粘剂改性研究进展
交联 改性是 通过 化学键 的形式 将线 型 的聚氨酯
大分子交联成网状 结构 ， 将热塑型聚氨酯树脂转变
为热 固型树 脂 。按照 交联方 法 的不同 可 以分 为 内交 联法 和外交 联法 。
１ １ 内交联 法 ． 内交 联 法 合 成 的水 性 聚 氨 酯胶 粘 剂 为 网状 结
聚
・
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２０ ０ ８年第 ２ ３卷 第 ６期
２０ ８． １２３ Ｎｏ． ０ Ｖｏ ． ６
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水 性 聚氨 酯 胶 粘剂 改性研 究进 展
张 铭 胡 达 张孟雄 甘 光奉
（ 长江 大学工程技 术 学院 摘
中图分 类号 ：Ｑ ４ ３ ４ ２ Ｔ ３ ． ３
文献标 识码 ： Ａ
文章 编号 ：０ ５—１０ （０ ８ ０ ０ １ ０ １０ ９ ２ ２ ０ ） ６— ０ ０— ４
聚氨酯 （ Ｕ） 粘 剂 因具 有高 粘 接 强度 和 剥 离 Ｐ 胶 强度 ， 异 的耐 冲击 、 优 耐低 温 、 耐油和 耐磨性 ， 广泛 应 用于各个 行业 Ｉ。随着 人们 对 健康 和 环 保 意识 的 ２ Ｊ 不 断增 强 ， 一些 传 统 的溶 剂 型 聚 氨酯 胶 粘 剂产 品渐
方法 可 以提 高胶 膜 的性 能 ， 由于 预 聚时 相对 分 子 但
质量较大 ， 易引起乳化困难 ， 不能合成 出高交联度 、
高 固含量 的水性 聚氨酯 乳液 。另一 种方 法是在 聚氨 酯大 分子链 中接枝 可 以反 应 的 ２种 基 团 ， 且这 ２种
基 团在正 常情况 下不反 应 ， 只有 当乳 液体 系 的温 度 、 ｐ Ｈ值 发生改 变或受 到外 部 能量 （ 紫 外光 等 ） 用 如 作
水性聚氨酯涂料的改性
水性聚氨酯涂料的改性摘要：概述了用有机硅、环氧树脂、丙烯酸酯、纳米材料等对水性聚氨酯涂料的改性。
介绍了各种改性所呈现出来的优点，并对其应用做了探讨。
关键词：水性聚氨酯；改性方法；应用前言水性聚氨酯（WPU）涂料是一类可以在水中分散溶胀的聚合物，因其中的挥发性有机物的含量低，在工业水性漆、建筑涂料、水性胶黏剂等领域有很大的发展和应用空间[1-3]。
水性聚氨酯涂料具有无毒、无味、不污染环境、安全环保的特点，正在逐步取代传统的溶剂型涂料，特别是水性双组分聚氨酯涂料，由于具有较高的交联密度，其性能可与溶剂型涂料相媲美，已经引起了人们极大的兴趣[4]。
但其耐水性及耐溶剂性较差，固含量低，光泽性较低[5]，配制实用的涂料时还必须加入其它助剂来改善其性能和涂膜的外观。
对水性涂料进行改性，使其拥有更好的性能，从而扩大应用范围，是研究者们一直以来研究的一个重要的方向。
1有机硅对聚氨酯涂料进行改性水性聚氨酯具有耐候性，耐磨擦，耐低温，耐有机溶剂、耐酸碱的特性，但在表面光滑性方面存在一定的缺陷。
在施工与应用性能方面也不尽如人意，如双组分水性聚氨酯涂料干燥速度慢；与水反应产生的二氧化碳气泡残留在涂膜内；成本高；体系表面张力大引起对基材和颜料润湿性差。
通过共聚将有机硅与聚氨酯两者的优异性能结合起来，是改善有机硅材料和聚氨酯材料的一种有效途径。
有机硅-聚氨酯共聚物既克服了有机硅机械性能差的缺点，也弥补了聚氨酯耐候性差的不足，是一种很有发展前景的高分子材料。
安徽大学蒋蓓蓓等人[6]以聚醚、二羟甲基丙酸（DMPA）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）为主要原料，采用了自乳化法合成了水性聚氨酯乳液，并使用一种三官能度烷烃基聚醚型有机硅为主要原料，制备出少量交联的、耐水性优异的嵌段型水性有机硅聚氨酯。
研究结果表明，改性后的材料耐水性增强，拉伸强度提高。
用于纺织品具有良好的透湿性、柔软性、耐湿擦性，具有良好的粘附力。
此种改性材料可用在汽车的座椅靠背上及座椅填充物上，具有良好的性能。
水性聚氨酯胶黏剂的改性研究进展
收稿日期:2008-08-21 3基金项目:中国博士后科学基金资助项目(编号:20060400760);广西科技厅青年基金项目(桂科青0640012)作者简介:胡孝勇(1971-),男,湖北荆门人,副教授,博士。
主要从事精细化工产品的开发与研究。
水性聚氨酯胶黏剂的改性研究进展3胡孝勇1,2,陈 薇1,乐志文1,郭祀远2(1.广西工学院生物与化学工程系,广西柳州545006;2.华南理工大学轻工技术与工程学科博士后流动站,广东广州510640)摘要:水性聚氨酯胶黏剂含有极性很强、化学活泼性很高的异氰酸酯基(-NC O )和氨酯基(-NHCOO -),使之具有优良的化学粘接力,其不污染环境,应用领域、用途也愈来愈广泛。
阐述了水性聚氨酯的制备方法、分类,并对自乳化法制备工艺中的几种方法作了一个简单的比较。
通过分析环氧树脂、丙烯酸酯、有机硅改性水性聚氨酯胶黏剂的研究状况及优缺点,进而介绍了丙烯酸树脂和有机硅对水性聚氨酯的多重复合改性及其应用,提出了对水性聚氨酯胶黏剂发展的几点看法。
关键词:水性聚氨酯胶黏剂;环氧树脂;丙烯酸酯;有机硅中图分类号:T Q 433.432 文献标识码:A 文章编号:1001-0017(2009)01-0057-05Pr ogress in Modificati on of W aterborne Polyurethane AdhesiveHU Xiao -yong 1,2,CHEN wei 1,Y UE zhi -wen 1and G UO Si -yuan 2(1.D epart m ent of B iological and Che m ical Engineering,Guangxi U niversity of Technology,L iuzhou 545006,China;2.L ight Industry andEngineering Post -doctoral S tation,South China U niversity of Technology,Guangzhou 510640,China,)Abstract:This adhesive has excellent che m ical adhesi on f or its -NCO and -NHCOO -,which are str ong polarity and high chem ical activity .It is envir onment friendly,and it has been widely used in many fields .The p reparati on method and variety of waterborne polyurethane are intr oduced .Some methods of self -e mulsificati on technol ogy are compared .Thr ough the analysis of the p r ogress in study,advantages and shortcom ings of waterborne polyu 2rethane adhesive modified by epoxy resin,acrylate and silicone,the acrylic resin and silicone composite modificati on is intr oduced,aswell as its app lica 2ti on,and several op ini ons about the devel opment of waterborne polyurethane are p r oposed .Key words:W aterborne polyurethane;epoxy resin;acrylate;silicone前 言聚氨酯胶黏剂具有软硬度可调节、耐低温、柔韧性好、粘接强度大等优点,能粘接金属、非金属等多种材料,用途越来越广。
WPU胶粘剂的改性方法研究
WPU胶粘剂的改性方法研究张银玲，黄英，牛磊（西北工业大学理学院应用化学系，陕西西安710129）摘要：水性聚氨酯（WPU）胶粘剂在耐水性、力学性能、粘接强度及热稳定性等方面不如溶剂型胶粘剂，故改性WPU势在必行。
介绍了WPU胶粘剂的改性方法（包括改变多羟基化合物种类、调节离子中和程度、增加离子含量、形成互穿聚合物网络、选择适量的聚异氰酸酯固化剂和黏土浓度等），评述了WPU胶粘剂的国内外研究现状，指出了WPU胶粘剂的发展趋势。
关键词：水性聚氨酯；胶粘剂；改性方法中图分类号：TQ433.432 文献标识码：A 文章编号：1004－2849（2010）11－0057-060前言聚氨酯（PU）胶粘剂不仅具有其他类型胶粘剂的通用性能，而且还具有挠曲性好、剥离强度高和耐超低温性优等特点，既可胶接PU海绵和PU橡胶，又可胶接橡胶与织物、橡胶与金属、金属与金属、金属与陶瓷、木材与木材和橡胶与塑料等材料。
随着PU在不同领域的广泛应用，对其性能要求也越来越高。
水性胶粘剂不燃、无毒，而且能满足欧洲环保法规对有机溶剂的排放要求，受到各国研究者的广泛关注。
目前，研究溶剂型胶粘剂的结构与性能关系的文献较多，研究水性聚氨酯（WPU）胶粘剂的文献还很缺乏。
与溶剂型胶粘剂相比，WPU胶粘剂存在耐水性差、机械性能低、粘接效果不理想和热稳定性下降等缺陷，因此，WPU改性势在必行。
改性WPU胶粘剂的方法很多，比较典型的有改变多羟基化合物、调节离子中和程度、增加离子含量、采用最佳聚异氰酸酯固化剂、采用最佳黏土浓度以及形成互穿聚合物网络（IPN）等。
1 WPU胶粘剂的研究1.1 制备方法目前，WPU胶粘剂的制备方法已经比较成熟，主要有以下几种。
（1）在PU树脂结构中引入部分亲水基团，使其自乳化。
（2）丙酮法：在先制得的含-NCO端基的高黏度预聚体中加入丙酮以降低黏度，然后用亲水单体扩链，在高速搅拌下倒入水中，通过强力剪切作用使之分散在水中，乳化后减压蒸馏回收溶剂即制得PU水分散体系。
水性聚氨酯涂料的改性方法
水性聚氨酯涂料的改性方法33侯 薇1,2 陈 龙1,2 王安之1,2 兰延勋 吕满庚13(1.中国科学院广州化学研究所 510650) (2.中国科学院研究生院 北京100049)摘 要:综述了用丙烯酸酯类、含乙烯基的单体、环氧树脂及有机硅氧烷等多种物质对水性聚氨酯涂料的化学改性方法,介绍了各种改性工艺的优缺点,并对改性机理进行了探讨。
关键词:水性聚氨酯;改性方法 水性聚氨酯分散体是将聚氨酯微粒分散于水相中形成的二元胶体,它是由Schlack P于1942年首先开发成功的。
水性聚氨酯涂料具有环保性的同时还具有高粘附力、良好的透湿透气性等性能,但其耐水性及耐溶剂性较差,为了克服这些性能上的不足,需要对其进行改性处理。
以下综述了近年来水性聚氨酯涂料在改性方面取得的研究进展。
1 丙烯酸酯类及含乙烯基的单体改性聚丙烯酸酯类产品与聚氨酯材料相比在耐候、耐水、耐溶剂及保光性等方面表现出很好的性能,且原料成本以及加工成本低廉,而聚氨酯树脂在强度、弹性及粘接性能等方面性能突出,因此聚丙烯酸酯与聚氨酯在性能上具有很好的互补作用。
根据这一特点,可使改性后的水性聚氨酯材料兼有聚丙烯酸酯与聚氨酯的综合性能,同时又降低了产品的成本[1]。
丙烯酸酯类化合物(简称P A)及含乙烯基的单体对水性聚氨酯的改性可分为物理改性和化学改性。
物理改性主要是将丙烯酸酯类或乙烯基酯类乳液和水性聚氨酯乳液进行物理共混,以提高水性聚氨酯材料的物理机械性能。
采用此种方法要求改性所用的丙烯酸乳液的离子稳定性及对溶剂的亲和性好,否则可能会发生破乳。
化学改性是将P A加入P U乳液中,再通过引发剂进行自由基聚合而制得的复合乳液(P UA)。
复合乳液中的核2壳结构为一种较特殊的结构,其形成机理是P U亲水性离子基团分布在P U微胶粒表面,使P U不但形成一种高稳定性、高分散性的胶体体系,而且具有很好的亲水性能。
当发生聚合时,由于含极性基团的P U大分子对水和乳化剂的亲和性使含极性基团的P U大分子始终朝向水和乳化剂的一方,即朝外,表面富集离子基团的P U微粒因此由内向外迁移;P A具有一定的疏水性,其微粒刚好呈反方向由外向内溶胀到P U 微粒内发生聚合,因此形成以P U为壳、P A为核的核2壳结构的乳胶粒。
水性聚氨酯的制备及改性方法
水性聚氨酯的制备及改性方法
一、水性聚氨酯的制备方法：
1.原位聚合法：通过在聚醚、聚酯等官能化的基料中，加入异氰酸酯类化合物，经过聚合反应形成水性聚氨酯。
2.分散聚合法：将异氰酸酯类物质预分散于水中，再与聚醚、聚酯等官能化的基料发生反应，形成水性聚氨酯。
二、水性聚氨酯的改性方法：
1.溶剂改性：将溶解介质（如乙醇、丙酮等）加入到水性聚氨酯中，通过调整溶解度和离子强度，改变聚氨酯的粘度、干燥速度等性能。
2.聚合物改性：将其他合成树脂（如丙烯酸乳液、聚酯树脂等）与水性聚氨酯混合进行共聚反应，以改善聚氨酯的力学性能、耐热性等性能。
3.环氧树脂改性：将环氧树脂加入水性聚氨酯中，通过交联反应，提高聚氨酯的耐磨性、耐溶剂性和耐冲击性。
4.硅橡胶改性：将硅橡胶加入水性聚氨酯中，形成混合胶，可以提高聚氨酯的耐候性、耐油性和抗拉强度。
5.纳米填料改性：引入纳米颗粒（如纳米二氧化硅、纳米氧化铁等）到水性聚氨酯中，通过增加界面层面，提高聚氨酯的力学性能、耐磨性和耐腐蚀性。
三、水性聚氨酯的应用领域：
1.涂料与胶粘剂：水性聚氨酯可以用于木材涂料、金属涂料、塑料涂料、地板涂料、汽车涂料等领域。
2.印刷油墨：水性聚氨酯可以用于纸张印刷油墨、塑料印刷油墨等领域。
3.纤维与皮革：水性聚氨酯可以用于纺织面料的涂层、皮革的涂层和胶粘剂等领域。
4.胶黏剂与密封剂：水性聚氨酯可以用于建筑胶黏剂、汽车密封剂、电子胶黏剂等领域。
5.防腐与防护：水性聚氨酯可以用于防水涂料、防腐涂料、建筑涂料等领域。
总之，水性聚氨酯的制备及改性方法多种多样，可以根据不同需求和应用领域进行选择和调整，以获得理想的性能和性质。
水性聚氨酯涂料的改性与应用
水性聚氨酯涂料的改性与应用水性聚氨酯涂料将聚氨酯涂膜的硬度高、附着力强、耐腐蚀、耐溶剂性好等优点与水性涂料的低VOC含量相结合，符合发展涂料工业的“三前提”（资源，能源，无污染）及“四Ｅ原则”（经济，效率，生态，能源）。
然而，一般的聚氨酯乳液的自增稠性差、固含量低、乳胶膜的耐水性差等，为了更好的提高水性聚氨酯涂料的综合性能，扩大应用范围，需对WPU乳液进行适当的改性。
本文主要介绍了环氧树脂改性、聚硅氧烷和丙烯酸复合改性、纳米改性等水性聚氨酯涂料的研究；并指出水性聚氨酯涂料的改性势在必行，正逐步成为涂料行业中的一条重要支柱。
一、水性聚氨酯涂料改性技术通过在聚氨酯分子链上引入其他化学组分进行改性，能获得比物理共混更佳的性能效果，是当前水性聚氨酯开发的方向。
常用的改性方法介绍如下：（一）环氧树脂改性环氧树脂具有许多优良的性能,如种类多、易固化、机械强度高、粘附力强、成型收缩率低、化学稳定性好、电绝缘性好、高模量、高强度等特点。
通过环氧树脂和聚氨酯接枝反应，可将支化点引入聚氨酯主链，使之形成部分网状结构，制得环氧改性聚氨酯乳液，用其配制水性环氧改性聚氨酯涂料，可以提高力学性能、耐热性能和漆膜附着力。
郑淑琴等合成了环氧树脂E-44改性的水性聚氨酯乳液外观和稳定性较好,且耐水性和耐热性都得到较大改善。
（二）有机硅改性有机硅聚合物的两个最显著的特点是耐氧化性和低的表面能。
用有机硅改性聚氨酯可以综合二者的优异性能，弥补水性聚氨酯耐水解性稍差的缺陷，使改性的水性聚氨酯涂料表现出良好的憎水性、表面富集性、低温柔顺性和优良的生物相容性等。
李密转等通过在封端型水性聚氨酯中引入有机硅单体，合成了有机硅水性聚氨酯，其吸水性能为17.1%左右，耐水性得到很大提高。
（三）聚丙烯酸酯改性聚氨酯乳液和聚丙烯酸乳液同其溶剂型产品相比，具有价廉、安全、不燃、无毒、不污染环境等优点。
纯PA乳液存在耐磨性、耐水性和耐化学品性差的缺陷；单一的PU乳液也存在一些不足，如稳定性、自增稠性和膜的保光性，应用受到限制。
水性聚氨酯胶粘剂的改性研究
水性聚氨酯胶粘剂的改性研究第一篇：水性聚氨酯胶粘剂的改性研究水性聚氨酯胶粘剂的改性研究水性聚氨酯胶黏剂是指将聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶黏剂，与溶剂型相比具有无溶剂、无污染、成膜性好、粘接力强、和其他聚合物尤其是乳液型聚合物易掺混有利于改性等优点。
水性聚氨酯胶粘剂的粘接原理为：溶剂型或无溶剂单组分、双组分聚氨酯胶粘剂可充分利用-NCO基团的反应，在粘接固化过程中增强粘接性能；而大多数水性聚氨酯胶粘剂中不含-NCO基团，因而主要是靠分子内极性基团产生内聚力和粘附力进行固化；另外，水性PU含有羧基、羟基等基团，适宜条件下可参与反应，使胶粘剂产生交联，从而提高粘接力。
从90年代开始，水性聚氨酯胶黏剂已逐渐在汽车内饰物粘接、厨房用品制造、复合薄膜制造、鞋底鞋帮粘接以及服装加工等方面得到广泛应用。
进入21世纪以来，PU的应用领域不断拓宽，特别是世界范围内日益高涨的环保要求，更加快了水性聚氨酯工业的发展步伐。
经过几十年的发展，PU产品在汽车涂料、胶粘剂等领域已接近或达到溶剂型产品水平，原料生产实现了规模化。
近年来环境保护的压力迫使一些传统产品逐渐淡出市场，而水性高固含量和粉末产品等逐渐成为主流产品。
水性聚氨酯胶粘剂以其独特的优异性能，正面临前所未有的发展机遇，需求量正以16%～30%的速度增长，是其他胶粘剂产品增长速度的两倍以上，并且向着高性能、功能化和进一步扩大应用领域的方向发展。
国内水性聚氨酯胶粘剂的研究侧重于改性研究，改性后的水性聚氨酯胶粘剂在特定方面具备特定的性能在不同的应用环境中可发挥出不同的优势作用。
那么，水性聚氨酯胶粘剂的改性研究可以从哪些方面入手呢？对此，洛阳天江化工新材料有限公司为我们提供了以下几种研究方向：一、提高水性聚氨酯胶粘剂的固含量普通合成工艺制得的水性聚氨酯产品的固含量多为20%～40%，这样会增加运输费用和干燥时间，同时影响粘接性，设法将固体分提高到50%以上是国内外研究的课题之一。
水性聚氨酯树脂改性方法评述
水性聚氨酯树脂改性方法评述金志来*杨建军**王月菊张建安吴庆云吴明元刘楠楠(安徽大学化学化工学院,安徽合肥230039)摘要:主要从合成工艺改性和功能型化合物改性2个方面,对当前水性聚氨酯的改性方法(包括环保型辐射工艺)作了比较详尽的阐述。
在各种改性方法之间进行了对比,指出了各种改性方法的优缺点,并探讨了今后水性聚氨酯研究的发展趋势。
关键词:水性聚氨酯;工艺改性;综述中图分类号TQ31文献标识码AM odifiedM ethod ofW ater-based Pol yuret hane Resi n J i n Zhilai,Yang Jianjun,Wang Yueju,Zhang J i an.an,Wu Q i ngyun,Wu M i ngyuan,L i u Nannan(School of Che m istry and Che m ical Engineering,Anhui University,H efei230039,China) Abstract:The m odifi ed m ethod of water-based polyurethane fr o m synthestic tec hno l ogy mod ificati on(i ncl uding the Env ir on-m e nt-fri endly m odification m ethod of radiati on technical)and f unct i ona l co mpound m odif i cat i on were revie wed by co mparison of different m odification methods,poi nted out the advantages and disadvantages of the m.The research direction of water-base d po-l yurethane w as disc ussed also.K ey words:water borne po l yuret hane;technical m odification;revie w前言近十年来,保护地球环境的舆论压力与日俱增,降低挥发性有机化合物(VOC)和有害空气污染物(HAP)的呼声越来越高,传统的聚氨酯涂料由于VOC含量高而受到挑战,低VOC 的水性聚氨酯树脂乳液的开发引起了全世界的重视。
水性聚氨酯胶粘剂的合成及改性
摘要摘要水性聚氨酯不仅具有溶剂型聚氨酯的耐低温、柔性好、粘接强度大的优良性能，而且具有不燃、气味小、不污染环境等溶剂型胶粘剂所不具备的优点，受到广泛的重视。
由于水相的引入，与溶剂型聚氨酯相比，水性聚氨酯的制造具有更高的难度。
现今的水性胶粘剂与传统胶粘剂相比，在综合性能上存在着较大的差距。
国外对水性聚氨酯的研究近年来取得了迅速的发展，对水性聚氨酯的制造和其化学行为提出了许多新的见解。
但在国内，由于生产水性聚氨酯的原料大多需要从国外进口，价格昂贵，限制了水性聚氨酯的研究和应用。
本文研究的目的是从工业化实际需要出发合成水性聚氨酯胶粘剂，讨论影响性能的诸多因素，并根据粘接理论，对水性聚氨酯进行交联和共混改性，以期获得性能更好的乳液。
本文采用甲苯二异氰酸酯、聚醚二醇和二羟甲基丙酸为主要原料，预聚后在水中分散乳化得到自乳化阴离子型水性聚氨酯，通过对制备工艺的探索，确定合理的乳化工艺和配方。
系统研究亲水单体二羟甲基丙酸的含量、ＮＣＯ／ＯＨ比值对分散体的稳定性、粘度和涂膜力学性能、耐水性和Ｔ型剥离强度的影响。
所得的水性聚氨酯乳液贮存稳定，性能良好。
交联改性是提高水性聚氨酯乳液性能最有效的改性方法之一。
研究使用二乙烯三胺进行内交联改性能够获得贮存稳定性好的乳液，涂膜热处理之后力学性能大幅提高，吸水率降低，少量二乙烯三胺有助于提高粘接强度。
使用环氧硅烷进行外交联改性能够获得稳定乳液，提高粘接强度和降低吸水率。
聚氨酯乳液的成本较高、初粘力低，是限制它的推广和使用的主要原因之一。
本研究中采用共混法，使用成本相对较低的醋酸乙烯～乙烯乳液（ＶＡＥ）。
调整ＶＡＥ乳液的ｐＨ值为７．５—８．０能够与聚氨酯乳液共混，得到稳定性好的乳液。
研究了水’陲聚氨酯和ＶＡＥ乳液的配比对胶膜性能的影响。
性能测试表明了用ＶＡＥ乳液对水性聚氨酯共混改性，可以得到兼有水性聚氨酯和ＶＡＥ乳液性能的共混物。
共混能够提高水性聚氨酯胶粘剂的初粘力，降低了吸水率同时降低了成本。
水性聚氨酯及其改性方法
随着各国环保法规的确立和环保意识的增强，传统的溶剂型涂料中的挥发性有机化合物（VOC）的排放越来越受到限制。
因此，开发低污染环保型的水性涂料、粉末涂料、高固含量涂料和光固化涂料已成为开发的主要方向。
水性聚氨酯（PU）涂料具有良好的物理机械性能和优良的耐寒性。
但是，由于单一PU乳液存在自增稠性差，固含量低，乳胶膜的耐水性差，光泽性较差，机械强度不及丙烯酸树脂，且成本较高等缺陷，其应用受到一定的限制。
而聚丙烯酸酯（PA）乳液具有较好的耐水性、物理机械性能和耐候性能，故PU和PA在性能上具有互补性。
所以将聚氨酯乳液与聚丙烯酸酯乳液复合制备水性聚氨酯一聚丙烯酸酯（PUA）复合乳液，兼有聚氨酯乳液和聚丙烯酸酯乳液的优良特性，成本较低，具有较好的应用前景。
利用有机硅和有机氟对水性聚氨酯进行改性，将各自优点融合起来，突出了环保和高效的特点，获得了更优的特性，因而得到人们的广泛关注与快速发展。
有机硅材料具有耐高低温、耐老化、耐臭氧、电绝缘耐燃、无毒、无腐蚀和生理惰性等优异性能，因而是聚氨酯改性产品的理想材料。
另外，由于氟原子半径小，电负性强、碳氟键键能高，因此赋予了氟涂料极好的利紫外线和核辐射性、柔韧性，优良耐磨性，低表面能，高抗张强度，高电阻率和高耐候性，含氟的聚氨酯树脂涂料就是一种可常温固化的具优异性能的涂料品种。
1.2 水性聚氨酯概述聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称。
凡是在高分子主链上含有许多重复的-NHCOO-基团的高分子化合物通称为聚氨基甲酸酯（Ployurethnae，简称PU）。
通常所说的聚氨酯系由二元或多元有机异氰酸酯与二元或多元醇化合物（聚醚多元醇或聚酯多元醇）相互反应而得的，其大分子主链是由玻璃化温度低于室温的柔性链段和玻璃化温度高于室温的刚性链段嵌段而成的依据聚氨酯材料的本身结构，可以分为体形与线形，一般由于所用原料官能团数目的不同，可以合成体形或线形结构的高分子，如当有机异氰酸酯和多元醇化合物均为二官能团时，即可得到线形结构得高聚物，若其中之一种或两种，部分或全部具有三个及三个以上官能团时则得到体形结构的聚合物，由于聚合物的结构不同，性能也不一样，利用这些性质，聚氨酯类聚合物可以用在橡胶、塑料、纤维、涂料、猫合剂、皮革、染整纺织等方面[1]。
水性聚氨酯及其改性方法
水性聚氨酯及其改性方法水性聚氨酯（Waterborne Polyurethane，简称WPU）是将聚氨酯树脂溶解在水溶液中形成的一种高分子材料。
它具有良好的溶剂，耐久性和冲击强度，广泛应用于涂料、涂层、胶粘剂等领域。
然而，由于原生水性聚氨酯的性能不尽如人意，需通过改性方法对其进行改进以提高其性能。
首先，一种常见的改性方法是添加填料。
填料可以在聚氨酯分散体系中收集水分，防止涂层及胶粘剂在潮湿环境下失效，提高水蒸气透过性和耐水性。
常见的填料包括纳米材料、硅酸盐、氧化锌等。
纳米材料具有较大的比表面积和高的吸附性能，可以在聚氨酯分散体系中增强力学性能。
硅酸盐在填料中的应用可以提高涂料及胶粘剂的耐磨性。
而氧化锌则可以有效提高聚氨酯的抗氧化性能和耐腐蚀性能。
其次，还可以通过共聚改性方法改进水性聚氨酯的性能。
共聚改性可以使聚氨酯材料具有更高的抗冲击性、抗裂纹性和热稳定性。
通过在聚氨酯分子中引入其他共聚物，可以改变聚氨酯的分子结构，从而改善其性能。
例如，通过共聚丙烯酸树脂可以提高水性聚氨酯的附着力和耐水性。
共聚酰胺可以提高聚氨酯的热稳定性。
此外，还可以进行体系改性，即对水性聚氨酯体系中的助剂进行优化和改进。
助剂的改进可以大大改善水性聚氨酯的乳液稳定性、流变性能和表面活性。
例如，添加表面活性剂可以改善水相与油相之间的界面性质，提高分散性和乳化性。
添加分散剂可以增加颜料和填料的分散性，提高涂层的抗沉降能力。
除了上述的改性方法，还有其他一些方法可以用于改进水性聚氨酯的性能，如调整化学组成、改变物质形态和改进工艺条件等。
总之，改性方法的选择应根据不同应用领域和需要的性能来确定，以提高水性聚氨酯的性能和应用价值。
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水性聚氨酯胶黏剂的改性方法分析
摘要：水性聚氨酯胶黏剂具有优良的化学黏结力，简便的粘结工艺，稳定性好，抗低温等优点，但是它自身具有一定的缺点。
水性聚氨酯胶黏剂初黏力较低、耐水性相对较差、硬度低等缺点。
为解决这些问题，我国的科研机构及科研人员不断加强对水性聚氨酯胶黏剂改性方法的研究，并取得了一定的成就。
本文主要介绍了一些水性聚氨酯胶黏剂的改性方法，并对其优缺点进行对比，以找出各种改性方法的适用领域，研究其发展趋势。
关键词：水性聚氨酯胶黏剂改性方法
水性聚氨酯是一种把水当作分散介质的聚氨酯体系。
水性聚氨酯胶黏剂的溶剂为水，具有无污染，无毒性，良好的相容性，优良的机械性能，容易改性等优点，因而被当作环保型涂料和胶黏剂而得到广泛的应用。
尽管水性聚氨酯胶黏剂有很多的优点，但是仍然无法避免出现不足之处。
水性聚氨酯胶黏剂的成膜速度相对较慢，初黏力较低等缺点，另外水性聚氨酯胶黏剂还存在着较差的耐水性和耐溶剂性，硬度较低，手感不佳等缺点。
因此，多年来我国的研究机构和研究人员都对水性聚氨酯胶黏剂的改性进行深入研究，旨在提高水性聚氨酯的性能，改进不足，扩大应用领域。
目前，国内外的水性聚氨酯胶黏剂改进方法主要有环氧树脂改性、有机硅改性、丙烯酸改性、纳米材料改性等。
一、国内外水性聚氨酯胶黏剂的研究现状及存在的问题
水性聚氨酯胶黏剂虽然无毒环保，但是其在具体的使用当中仍然
存在着许多的问题，有待进一步的改进。
1.1固含量相对较低
当前我国的水性聚氨酯胶黏剂中固含量比较低，大多数仅仅占30%左右，致使水性聚氨酯胶黏剂的干燥速度降低，同时运输费用增高。
提高其固含量，有利于提高它的干燥速度，但是这通常又会引起黏度过大，乳液分散相对困难，降低稳定性等问题。
如何解决这些问题，是研究者们的一个重要课题。
1.2 固化速度相对较慢
因水性聚氨酯胶黏剂的分散介质是水，而水的挥发速度和干燥速度比较慢，这导致水性聚氨酯胶黏剂的固化速度变慢，增加了能量的消耗，同时生产效率也有了很大的降低。
1.3 初黏性较低
水性聚氨酯胶黏剂的初黏性较低这一缺点制约着它的广泛使用。
可通过加入增稠剂的方法提高它的初黏性。
1.4 耐水性以及耐热性较差
大多数水性聚氨酯胶黏剂的分子成分中都含有亲水因子，同时其成分一般都具有热塑性，这导致水性聚氨酯胶黏剂的耐水性和耐热性都比较差。
1.5 润湿性和稳定性差
由于水性聚氨酯胶黏剂中含水量很大，这导致其表面的润湿性相对较差。
同时水性聚氨酯胶黏剂的存储稳定性能也比较差，有很多地方需要我们进一步的改进。
水性聚氨酯胶黏剂虽然有许多的优良性能，但是仍然存在很大的缺陷。
没有经过改性处理的水性聚氨酯胶黏剂在初黏力、固化速度、润湿性、耐水性、耐热性等方面存在着严重的不足。
为使水性聚氨酯胶黏剂得到更广泛的应用，改善其性能，近些年众多的研究者对其改性进行了深入的研究。
当前的研究者主要针对特定的用途对水性聚氨酯胶黏剂有针对的进行改性处理。
现今的改良主要是针对其力学性能、耐水性能耐热性能和耐化学品腐蚀的性能。
二、水性聚氨酯胶黏剂的改性方法
2.1水性聚氨酯胶黏剂的环氧树脂改性法
未经改性的水性聚氨酯胶黏剂的分子内含有离子基团，致使其耐水性和耐化学腐蚀的性能相对较差。
环氧树脂具有热稳定性好、耐化学腐蚀、强度高等优点，用环氧树脂对水性聚氨酯胶黏剂进行改性可使其力学性能、耐水性和耐化学腐蚀的特性有很大的提高。
环氧树脂改性的制备方式有机械共混法和共聚法两类。
经环氧树脂改性处理的水性聚氨酯胶黏剂力学强度高，化学稳定性优良，固化速度快，热稳定性相对较好等优点。
2.2水性聚氨酯胶黏剂的有机硅改性法
有机硅树脂具有耐高温和耐水解的性能，并且具有较低的表面张力和较好的相容性以及抗氧化性。
用有机硅对水性聚氨酯胶黏剂进行改性处理可以改善其热稳定性、化学稳定性，增强其憎水性以及其富集性和柔顺性。
根据其改性方式的不同可分为共混改性与共聚改性这两种方式。
利用水性聚氨酯同有机硅混合进行改性的方式称
为共混改性，利用氨基硅油等聚硅氧烷低聚物和多异氰酸酯结合成的聚合物进行改性处理的方式称为共聚改性。
经过有机硅的改性处理，水性聚氨酯胶黏剂的耐水性，耐化学腐蚀性，热稳定性能以及力学性能都有了很大的提高。
2.3 水性聚氨酯胶黏剂的丙烯酸酯改性法
丙烯酸酯聚合物具有优良的耐光性和耐酸碱性，耐紫外光线照射，在强光照射下也不易分解。
经丙烯酸酯改性的水性聚氨酯在性能上实现互补，明显改善了其硬度、强度、耐热性、耐水性、以及黏结性等各方面的性能。
改性后的水性聚氨酯胶黏剂具有高的抗拉强度和抗冲击强度，并且具有优良的耐磨性和耐光性，耐候性也有了很大的提高。
另一方面，经过改性水性聚氨酯胶黏剂的制作成本大大的降低，该方法在涂料以及鞋用胶等行业中得到广泛的应用。
2.4 水性聚氨酯胶黏剂的纳米材料改性法
纳米材料作为一种新兴起的优良材料具有光学效应、尺寸效应、良好的表面效应等许多特殊的性能。
纳米材料有很强的力学性能和稳定性。
纳米材料的制备方式主要有共混法、插层法、溶胶—凝胶法等几种方法。
经过纳米材料改性之后，提高了水性聚氨酯胶黏剂的耐冲击力，附着力，耐老化性，耐腐蚀性以及强的抗紫外线性能。
纳米材料改性法因其优良的性能，可以在航天、船舶等高端产品中应用。
2.5水性聚氨酯胶黏剂的有机氟改性法
经过有机氟改性处理的水性聚氨酯，在成膜后，胶膜表面形成一
层氟原子膜，使得胶膜表面的表面能显著降低，同时提高了胶膜的耐水性以及耐化学腐蚀的性能。
该方法主要应用在皮革品的防水涂料上。
2.6水性聚氨酯胶黏剂的复合改性法
复合改性法是指利用环氧树脂和氨基硅烷两者的合成物对水性
聚氨酯进行改性处理的一种方式。
该方式结合了丙烯酸酯改性法、环氧改性法和有机硅改性法三种方法的优点，使得水性聚氨酯胶黏剂各个方面的性能都有了很大的提高。
该方法因其独特的性能，很受各方的欢迎，近些年有很多研究者都致力于该方法的研究上。
2.7 水性聚氨酯胶黏剂的超支化预聚体改性法
作为一种新型的聚合物，该材料具有活性，黏结性非常好，并且熔点较低，黏度也相对较低，易于溶解等优点。
经过超支化预聚体改性处理的水性聚氨酯胶黏剂其耐水性、力学性能以及热稳定性都有了很大的提高。
同时，目前各国研究者也正致力于该方法的研究。
三、结语
由于其优越的综合性能，水性聚氨酯胶黏剂近年来受到各国研究者的广泛关注。
经过多年的发展，水性聚氨酯胶黏剂已经成为一种非常重要的材料。
随着科技的不断发展，我们对水性聚氨酯胶黏剂综合性能的要求也越来越高。
针对水性聚氨酯胶黏剂目前存在的诸多不足之处，对于水性聚氨酯胶黏剂的改性我们更应该注意以下几个方面。
一是要注重高固含量的水性聚氨酯胶黏剂的改性，二是加强天然高分子的水性聚氨酯的改性处理，同时要加强无机纳米材料
的水性聚氨酯改性方法。
相信通过我国研究者的不断研究改进，我国的水性聚氨酯胶黏剂改性技术一定会变得更加完善。
参考文献
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