水性聚氨酯胶粘剂的制备方法

水性聚氨酯胶粘剂的制备方法
随着科学技术的进步，以及环保相关法律法规的要求趋严，环境友好型胶粘剂的研发日益受重视。

环境友好型胶粘剂除了要求对材料的粘接具有牢固性、持久性和柔软性之外，还必须要具环保性，并对不同材质具兼容性，以确保成品的质量。

水性聚氨酯胶粘剂与无溶剂型聚氨酯胶粘剂为环境友好型胶粘剂最主要的两种类型，此外，环境友好型胶粘剂还包括乳状/分散胶粘剂、反应型胶粘剂以及天然聚合体胶粘剂等类型。

无溶剂型聚氨酯胶粘剂一般称作热熔型聚氨酯胶粘剂，其100%由热塑性树脂组成，不含任何水分或溶剂，在熔融状态下可以流动，并在冷却后具有粘结性能，可方便用于自动化生产过程，生产效率高，而且不产生任何环境污染，不对人类造成毒害。

由于普通接触型热熔胶对被粘材质表面浸润性差，已被证实不能普遍适用于外底的粘合，因此，人们开始对反应型热熔胶粘剂进行开发研究，经过近几年的努力，现在已开发出低粘度且在适宜温度条件下能够应用的产品。

反应型热熔胶借助水份或热作用进行交联，从而达到较好的粘合强度。

使用无溶剂反应型聚氨酯热熔胶要配套专门涂胶设备，且操作工艺条件较严格，因此，推广应用有一定的难度。

水性聚氨酯胶粘剂不含异氰酸酯基团，而含有羧基、羟基等基团，在适宜条件下，例如在水性异氰酸酯存在时，可使胶粘剂的分子产生交联反应。

大多数水性聚氨酯胶粘剂是靠分子内极性基团产生的内聚力和粘附力进行固化的。

水性聚氨酯具有极性基团，如氨酯键、脲键以及离子键等，因此，对许多合成材料，尤其是极性材料、多孔性材料均具有良好的粘接性。

与溶剂型聚氨酯胶粘剂相比，水性聚氨酯胶粘剂没有溶剂臭味、无毒、无污染，且具有操作方便、残胶易清理、固体含量高以及贮运安全方便等优点，但水性聚氨酯胶粘剂的干燥时间较长，干燥温度较高，且干燥工艺条件的要求也极为严格，以保证水份能够挥发彻底。

水性聚氨酯胶粘剂对基材的润湿能力差，且胶粘剂中的水溶性高分子增稠剂会使其耐水性降低，此外，目前尚未开发出配套使用的水性表面处理剂（处于实验室研究阶段），仍需使用溶剂型表面处理剂，因
此，即使使用水性聚氨酯胶粘剂，目前仍不能做到完全根除有机溶剂。

水性聚氨酯胶粘剂的研究始于20世纪50年代，真正受到人们所重视则是在60—70年代，但当时的水性聚氨酯胶粘剂粘合强度不高，多用于包装用胶及一些低粘合强度的场合。

70年代中期开始出现用于粘合鞋底的水性聚氨酯胶粘剂，因性能欠佳，再加上环保法规不严格，到80年代末，基本上仍处于试验阶段。

90年代初，欧美各国环保法规日趋严厉，对鞋厂的VOC量开始控制，水性聚氨酯分散体合成和应用工艺的研究力度得到了加强，水性聚氨酯胶粘剂的性能上基本上可以满足制鞋的要求。

介绍了这么多，水性聚氨酯胶粘剂的制备方法都有哪些呢？接下来就跟随洛阳天江化工新材料有限公司一起来简单了解一下吧！
水性聚氨酯胶粘剂的制备方法分为外乳化法和自乳化法。

比较而言，外乳化法制备的乳液中，由于亲水性小分子乳化剂的残留，使得固化后聚氨酯胶膜的性能收到一定的影响，而采用自乳化法则可以消除此弊病，因此，水性聚氨酯的制备目前以离子型自乳化法为主。

自乳化法，主要分为预聚体法、丙酮法及熔融分散法三种。

一、预聚体法
预聚体法即在预聚体中导人亲水成分，从而得到一定粘度范围的预聚体，在水中发生乳化的同时进行链增长，最终制得稳定的水性聚氨酯胶粘剂（水性聚氨酯—脲）。

洛阳天江化工的专家提醒，此法仅适用于脂肪族或脂环族聚氨酯水分散体的合成，而价格低且性能优良的芳香族端异氰酸酯预聚体与水的反应则较快，因此在水中胺扩链的效果较差。

二、丙酮法
丙酮法属于溶液法，是以有机溶剂稀释或溶解聚氨酯（或预聚体），再进行乳化的方法。

在溶剂存在的情况下，预聚体与亲水性扩链剂进行扩链反应，生成分子量较高的聚氨酯，反应过程中可根据需要加人适量溶剂以降低聚氨酯溶液的粘度，使之易于搅拌，之后加水进行分散，使之形成乳液，最后蒸去溶剂。

溶剂以丙酮、甲乙酮居多，故称为丙酮法。

丙酮法和预聚体法的主要区别是，在丙酮法中，聚氨酯先预聚成分子量较大的预聚体，但由于分子量越大的预聚体粘度也越大，因此必须加入适量溶剂进行
稀释以降低预聚体的粘度；而预聚体法中根据需要可加或不加少量丙酮等溶剂。

这两者的概念有所交叉，有的乳化方法既属于丙酮法又属于预聚体法。

与预聚体法相比，丙酮法的优点是丙酮、甲乙酮的沸点低且与水互溶，同时易于回收处理，整个体系均匀，操作方便。

此外，由于粘度降低的同时也浓度也有所降低，因此，有利于在乳化之前制得高分子量的预聚体或聚氨酯树脂，与单纯预聚体法相比，所得乳液的膜性能要好得多。

而单纯预聚体法由于粘度的限制，为了便于剪切分散，预聚体的分子量不能太高，可能会影响水性聚氨酯胶粘剂的性能。

例如，粘度高容易使得乳化困难，粒径大，乳液稳定性差；预聚体的分子量越小则异氰酸酯基团的含量越高，乳化后形成的脲键也越多，从而使得胶膜较硬，缺乏柔软性。

与预聚体法相比，丙酮法的缺点在于工艺的控制十分困难，在预聚体交联阶段容易出现凝胶，并耗费大量的丙酮溶剂，且溶剂回收困难，获得的产品交联度也较低。

三、熔融分散法
熔融分散法又称为熔体分散法或预聚体分散甲醛扩链法。

此法的具体操作步骤为：预先合成含叔胺基团（或离子基团）的端异氰酸酯基团预聚体，再与尿素（或氨水）在本体体系中进行反应，形成聚氨酯双缩二脲（或含离子基团的端脲基）低聚物，并加入氯代酰胺在高温熔融状态继续反应，继续季胺化。

聚氨酯双缩二脲低聚物具有足够的亲水性，与加酸的稀水溶液形成均相溶液，再与甲醛水溶液反应进行羟甲基化，含羟甲基的聚氨酯双缩二脲能在50—130℃用无限水稀释，形成稳定乳液。

当降低体系的pH值时，能在分散相中进行缩聚反应，形成高分子量聚氨酯。

含离子基团的端异氰酸酯预聚体形成端脲基或缩二脲基聚氨酯低聚物后，则直接在熔融状态乳化于水，再加甲醛水溶液进行羟甲基化及扩链反应。

熔融分散法的缺点在于脲基与异氰酸酯的反应活性较低，与羧基的反应活性相当，端异氰酸酯预聚体与脲素反应需要在140℃或催化剂作用下进行，常用作内乳化基团的羧基也将与异氰酸酯反应。

此方法仅适合非羧酸基水分散聚氨酯的合成。

此外，甲醛在体系中会有少量残留，因其具有强烈的刺激性，从而使得采用此工艺合成的水基聚氨酯分散体的使用受到限制。

目前，水性聚氨酯胶粘剂工业上比较成熟的制备方法是预聚体分散法。

这种技术通常使用活性较低的脂肪族二异氰酸酯作为原料，合成含有可离子化基的预聚体物，然后加以离子化，再分散于水中，同时加入乙二胺进行扩链。

洛阳天江化工新材料有限公司提醒大家需要注意的一点是，在制备预聚体时需要加入少量的丙酮，以降低体系的黏度，便于分散。

总之，由于水性聚氨酯胶粘剂的诸多优点，其在工业中以及日常生活中的使用已越来越广泛，品种也越来越多。

此外，其生产和应用的范围也正在迅速扩大和推广。

当然，水性聚氨酯胶粘剂存在的缺点也需要我们进行更加深入细致的研究来加以解决。