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聚氨酯预聚体的扩链剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2018-1-21 21:33:02
自乳化法制水性聚氨酯最常用方法有预聚体分散法和丙酮法。预聚体法即在预聚体中导人亲水成分,得到一定粘度范围的预聚体,有水中乳化同时加入进行链增长,制备稳定的水性聚氨酯(水性聚氨酯一脲)。

丙酮法属于溶液法,是以有机溶剂稀或溶解聚氨酯,再进行乳化的方法。在溶剂存在下,聚氨酯预聚体的扩链剂进行扩链反应,生成较高分子量的聚氨酯,反应过程可根据需要加入溶剂以降低聚氨酯溶液粘度,使之易于搅拌,然后加水进行分散,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。此法的优点是丙酮,甲乙酮的沸点低、与水互容,易于回收处理。整个体系均匀,操作方便。由于降低粘度同时也降低了浓度,有利于在乳化之前制得高分子量的预聚体或聚氨脂树脂,所得乳液的膜性能比单纯预聚体法的好。

而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性能,例如粘度高则乳化困难,粒径大,乳液稳定性差;预聚体分子量小则NCO基团含量高,乳化后形成的脲键多,胶膜硬,缺乏柔软性。

冷冻稳定性也是实际应用中考虑的一个因素。在贮存过程应防止冻结和长期高温。酸性物质及多价金属离子会使阴离子型聚氨酯乳液产生凝聚;阳离子型应防止碱影响其稳定性。

表面张力是关系到水性聚氨酯对基材润湿性的重要因素。水性聚氨酯的表面张力一般为0.040-0.060N/m,而水的表面张力是0.073N/m,有机溶剂的表面张力一般为0.025 N/m左右。为了能有效地用水性聚氨酯胶粘剂粘接低能表面,可添加润湿剂(流平剂)以降低乳液的表面张力,在这种情况下,必须选择对粘附力或涂膜表面不利影响小的材料。一种含15%有机氟的表面活性剂Megafac F-813作为润湿添加剂,对表面张力的影响。

成膜性能。水性聚氨酯的主要介质是水,水的挥发性比通常有机溶剂的低。水及有机溶剂的蒸发热。与溶剂型相比,水乳液聚氨酯胶粘剂干燥慢,这是其最大的一个缺点。不过,水性聚氨酯的最低成膜温度为0℃左右,因为不含乳化剂,常温下千燥能形成有光泽、均匀和优良韧性的薄膜。



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乳液胶的干燥与空气的相对湿度有关,若空气湿度小、气温高,则有利于胶膜的干燥。如果在光滑的表面成膜,干燥过快时可能使膜出现不均匀及裂纹。若在多孔质基材上干燥,则水分被基材吸收,使胶层树脂浓度增大,干燥也快,也易在较短的时间内产生粘接力。

聚氨酯预聚体的扩链剂反应制成的水性聚氨酯干燥(固化)后,具有弹性体的外观和性能。可以得到透明或半透明、具有良好柔韧性的薄膜。为了测定乳液的胶膜性能,一般将少量乳液倒在平板玻璃上或乎底聚四氟乙烯盘中,室温风干成膜,并可对风干膜进行热处理,按弹性体膜强度的测试方法测试拉伸强度、撕裂强度及断裂伸长率。

干膜强度。由于聚氨酯原料和配方的可多样化,由水性聚氨酯也能制得从软质到硬质的干膜,不同的品种其强度性质亦不相同。 一般来说,聚氨酯预聚体的扩链剂反应制成的水性聚氨酯的固态强度比溶剂型聚氨酯制品的强度差,但通过原料、配方、工艺的选择,能使水性聚氨酯的性能与溶剂型相媲美。

耐水性。是否能获得耐水性是水性聚氨酯树脂薄膜性能的重要指标。在许多应用场合,被粘接的制品要求具有耐水粘接力。将薄膜浸泡于水中,观察其外观是否泛白、测定薄膜吸水后增重率和面积、体积增重率,以及强度的变化,就可了解胶膜的耐水程度。

水性聚氨酯一般由含亲水性基团,特别是由含离子基团的聚氨酯树脂制成,在干燥固化过程中,若成盐试剂能逸出,则羧基亲水性较弱,胶膜获得疏水性;如果热塑性水性聚氨酯,成盐试剂不能逸出,亲水性基团残留,则胶膜耐水性差。一般通过热处理及采用交联剂提高耐水性。

粘接性。水性聚氨酯树脂具有较多的极性基团,如氨酯键、脲键、离子键,对许多种基材特别是极性基材、多孔性基材有良好的粘接性。和溶剂型相似,对不同的基材粘接强度有差别。水性聚氨酯胶粘剂对含较多增塑剂的软质聚氯乙烯具有优良的粘接性。


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