水性聚氨酯Dispercoll_U54在真空吸塑胶中的应用

水性聚氨酯Dispercoll U54在真空吸塑胶中的应用

广州市多纳哈迪化工有限公司史达君

摘要：真空吸塑胶是PVC膜复合中纤板(MDF)重要化工产品，Dispercoll.U54水性聚氨酯作为真空吸塑胶的主要成分受到更多的关注。本文说明了真空吸塑胶的性能要求和使用Dispercoll U54水性聚氨酯在真空吸塑方面的情况，指出目前真空吸塑方面存在的问题和发展方向。

关键字：真空；吸塑胶；水性聚氨酯

引言

真空吸塑胶作为木制品表面装饰技术，具有装饰造型及色彩多样的特点，综合成本大大低于装饰纸、薄木皮、三聚氰胺防火板等等。

真空吸塑胶技术又可以称为高分子免漆工艺，20世纪90年代在欧美国家开始兴起，它可以使PVC薄膜通过真空吸塑胶技术，使镂铣了各种立体图案的板式工件，从平面装饰走向了立体装饰，而且一次成型，大大的降低了工业成本。目前真空吸塑主要应用在厨柜、音箱、办公家具、复合门等部门。

真空吸塑胶多数为水性聚氨酯分散体，目前使用最大的就是德国拜耳公司的Dispercoll.U54,以下是应用Dispercoll.U54做真空吸塑胶的实际体会。

一、二元共混

高聚物的物理共混改性技术已经在塑料、高分子合金及共混乳液中得到了广泛的应用。

利用Dispercoll U54与VAE或者聚丙烯酯(PA)乳液二元共混都可以制得真空吸塑胶，下面分别谈谈共混乳液的特性。

1、Dispercoll U54/VAE共混乳液的稳定性

稳定性是共混乳液的最重要的性能。我们用于膜透明性来判断共混乳液的透明性，得出：VAE不预先经过中和（至PH 7—8）是无法制得稳定性共混乳液的，只有先将VAE乳液中和到PH 7—8才能制得大于6个月的稳定乳液。因为VAE 乳液大多数PH为4.5左右、酸性较大，而且VAE乳液粒子也较大，产生VAE 乳液又会微弱的水解，产生更多的OH基团，造成VAE乳液本身不稳定。

我们也试过国内许多阴离子水性PU乳液与VAE乳液的共混，与Dispercoll U54相比，除了粘度变化大不相同外，乳液的稳定性也不如Dispercoll.U54。这证明除了水性PU分散体本身的稳定性不如Dispercoll U54外，还与VAE乳液之间存在着微相分离有关。相分离越厉害，乳液越不稳定。例如广东某厂生产的水性PU，甚至还与共混时的加料顺序有关。若倒过来加料，则立即凝固。但Dispercoll. U54与任何厂家的VAE乳液共混，绝不会有加料顺序问题。

2、U54/VAE共混乳液的粘度变化

测试U54/VAE共混乳液的粘度变化是在同一型号的DV—Ⅱ型粘度计，用同一转子，同一转速，同一温度，相同厂家原料，不同的陈化时间来进行比较的。

第二天粘度变化很快，三天后逐渐稳定。

但是用国内某厂的水性PU和我们自己合成的水性PU做同样的粘度变化试验，结果表明：第二天的粘度变化值可以增加40%以上，而且到第5-6天粘度还在增长。这不仅证明水性PU树脂中—COOH含量不同，而且可能存在团粒双电层结构和形状的不同。我们曾在合成水性PU中改变扩链剂的用量，再观察粘度的变化，结果证实了这一点。这里还要证明，用Dispercoll U54与VAE二元共混，其共混比例不同，所得到的起始粘度也不同，其后5—6天内粘度变化值也不同。

真空吸塑胶是喷涂施工的，粘度的变化严重影响施工性能，因此我们摸索了一套行之有效的方法来控制粘度延伸增长，很好地控制了真空吸塑胶的出厂质量。

3、U54/VAE乳液对PVC/MDF的剥离强度的影响

用不同配比的Dispercoll.U54/VAE二元共混乳液测试PVC（0.38mm厚）和中纤板MDF的剥离强度。(测试方法:GB/T2790-1995MC-951-LE电子拉压力试验

试验结果说明随着PU的增加，剥离强度上升，但100%的PU剥离强度却有些下降，这证明二元共混改性确实提高了对PVC/MDF的剥离强度。

值得说明的是，我们用国内众多厂家生产的阴离子水性PU依同样配比与U54

来对照测试，其剥离强度均不如用Dispercoll U54所表现的强度。我们推断这与水性PU分散体中硬段和软段的比例（RS）值有关，用我们自己合成的水性

PU-6801，采用不同的软段和硬段比值作对照，证实了这种推断。但是PU增加，剥离强度增加这一点是可信的。

4、Dispercoll U54/VAE二元共混液对耐热性的影响

耐热性的测试是真空吸塑后的PVC/MDF试块，养生48小时后，在60℃烘烤24小时，以不缩边、不开胶或以开胶部位百分率来判断耐热性的好坏。结果是随着Dispercoll.U54的增加，耐热性有所改善，但始终还不能做到不缩边。这与U54的耐热性受到局限性有关，况且VAE乳液的耐热性也不是很好。

5、Dispercoll U54/VAE二元共混乳液的活化温度

Dispercoll U54的活化温度是50—60℃范围真正的45℃活化是极少的，加入VAE乳液后，活化温度的变化情况如下：

活化温度的测定是采用PVC网格布，手工涂胶，晾干后，放在已经恒温的烘箱中活化3分钟，活化后测其剥离强度，以网格PVC布破坏最多为最好。

需要说明的是我们是用网格PVC布来判断水性PU分散体的活化温度，这不完全等同于单一的水性PU分散体用差示量热法，核磁共振频谱法所测的活化温度。因为所粘结的材料对活化能的影响较大。但是在真空吸塑胶的生产中，这种对比测试方法还是可行的。

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在真空吸塑生产中活化温度在40-45℃范围能够受到用户欢迎。

二、三元共混

为了提高真空吸塑胶的耐热性和抗蠕变性能，我们选用了

Dispercoll U54/VAE/PA三元共混乳液。Dispercoll U54/PA共混乳液很多性能如中和、乳液稳定、不同配比的影响，对剥离强度的贡献值都和Dispercoll U54/VAE 元共混服液的表现性能极其相似，不再陈述。但是用Dispercoll U54/EVA/PA乳液三元共混不但成本下降了很多，而且还充分体现了PA乳液的抗水性、耐湿性和增加共混乳液的内聚力，使抗蠕变性能得到了很好的改善。

由于条件所限，我们仅选用了BASF公司、国民淀粉公司联合碳化公司等等所提供的几种有限的PA乳液，虽然选择乳液的实验还在进行中，但就是初步试验已经表明：加入PA乳液的组份对Dispercoll U54的耐热性和抗蠕变性能已经有了较大的改善。

三、真空吸塑胶中固化剂的加入

Dispercoll U54产品推荐的固化剂有DN和N75 3300等，在真空吸塑胶高档次的用户中，往往都使用这类型固化剂中的一种，但是在实际生产中，起关键作用的是活化温度，因此某些用户一般不使用固化剂。我们试验表明，低温活化时加入固化剂可以改善其初始粘接剥离强度，但对耐热性提高几乎贡献甚小。我们认为，耐热性的最终改善是水性PU分子中提高硬段的比例和硬段结构，外加固化剂有效但不显著。

四、真空吸塑胶对水性PU分散体的要求

1、固含高

Dispercoll U54的固含稳定在50%以上，而国内大多数水性PU都在40%以下。我们自己合成了47—48%固含的水性PU-6801，已经是很接近Dispercoll U54的固含了。固含高，水分少干燥更快，湿吸塑可以实现。英国公司已有60%固含的水性PU分散体在国内销售。

2、耐热性好，由于真空吸塑中PVC皮含增塑剂的品种和数量千差万别，使用PVC皮对温度的敏感性增加，蠕变性能也大有差异。水性PU树脂必须适应这些变化，如果胶膜的抗蠕变性能不能大于PVC皮的抗蠕变性，缩边和开胶是不可避免的。

3、活化温度低

PVC皮的热敏性使真空吸塑机的烤皮温度不能提高，加上某些用户使用

40mm以上的PVC皮、高光皮、****、PC片、PET片，都要求水性PU的活化温度要低，最好能在40—45℃左右活化。使用二元共混或三元共混，活化温度都有提高，一般提升5℃以上。