李滿林(廣東泰強(qiáng)化工實(shí)業(yè)有限公司，廣東清遠(yuǎn) 511542)

探究水性聚氨酯膠黏劑的設(shè)計開發(fā)及應(yīng)用分析

李滿林(廣東泰強(qiáng)化工實(shí)業(yè)有限公司，廣東清遠(yuǎn) 511542)

可持續(xù)發(fā)展理念的深化，使得人們的環(huán)保意識持續(xù)增強(qiáng)，各類環(huán)保產(chǎn)品也隨之出現(xiàn)。作為一種高性能環(huán)保型的膠黏劑，水性聚氨酯膠黏劑具有良好的耐油、耐磨、耐低溫特性，可以有效替代傳統(tǒng)的溶劑型膠黏劑。本文結(jié)合水性聚氨酯膠黏劑的分類，對其開發(fā)和應(yīng)用進(jìn)行了簡單分析。

水性聚氨酯膠黏劑；設(shè)計開發(fā)；應(yīng)用

最近幾年，在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的帶動下，對于人工合成膠黏劑的研究，主要集中在環(huán)?；透咝阅芑瘍蓚€方面，水性聚氨酯膠黏劑也因此憑借本身較好的綜合性能受到了越來越多的重視，加強(qiáng)對于水性聚氨酯膠黏劑的開發(fā)和應(yīng)用，對于推動可持續(xù)發(fā)展意義重大。

1 水性聚氨酯膠黏劑的分類

水性聚氨酯膠黏劑簡稱水性PU膠，主要是將聚氨酯分散或者溶于水中而形成的一種高性能膠黏劑，相比較傳統(tǒng)的溶劑型聚氨酯膠黏劑而言，水性PU膠的制備不需要溶劑，而且基本不會產(chǎn)生污染，粘接力強(qiáng)，便于實(shí)現(xiàn)改性，具有耐油、耐磨、耐低溫等特性，應(yīng)用范圍極廣。依照外觀和粒徑，可以將水性PU膠分為三種不同的類型，一是聚氨酯乳液，采用外乳化法獲得，外觀白濁，粒徑在0.1μm以上，在制備過程中，需要通過不斷的攪拌，利用乳化劑本身的作用以及剪切力，將不易溶于水的聚氨酯分散在水體中；二是聚氨酯分散液，也可以稱為水性聚氨酯分散體，其中不含乳化劑，外觀呈半透明狀，粒徑在0.001-0.1μm之間，多采用自乳化法或者內(nèi)乳化法獲得；三是聚氨酯水溶液，聚氨酯分子溶進(jìn)了水中，外觀通透，粒徑小于0.001μm，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。不過，在聚氨酯水溶液中，聚合物具備良好的親水性，因此耐水性相對較差，而且受本身復(fù)雜工藝和高成本的制約，應(yīng)用有限[1]。

2 水性聚氨酯膠黏劑的開發(fā)

在當(dāng)前的技術(shù)條件下，水性PU膠的開發(fā)和制備方法是多種多樣的，這里選擇幾種比較常見的方法進(jìn)行簡單分析。

2.1 乳化法

一是外乳化法，主要是通過相應(yīng)的乳化劑，對溶入了聚氨酯的有機(jī)溶劑進(jìn)行剪切和乳化，不僅反應(yīng)時間較長，而且對于乳化劑的需求極大，如果采用的是高分子乳化劑，受其本身較差的分散性的影響，無論是性能還是儲存的穩(wěn)定性都不是很理想；二是自乳化法，不需使用乳化劑，二是直接將親水基團(tuán)接枝到預(yù)聚體上，從而得到水性聚氨酯乳液，通過對親水基團(tuán)數(shù)量和類型的調(diào)整，能夠使得膠黏劑的性能發(fā)生改變，從而對其適用范圍進(jìn)行拓展。

2.2 丙酮法

丙酮法的基本原理，是將預(yù)聚體在丙酮下與親水單體進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)，然后在得到的高聚物中加入丙酮，稀釋后繼續(xù)加水?dāng)嚢?，最后去除其中的丙酮，得到水性聚氨酯膠黏劑。相比較其他方法，丙酮法得到的產(chǎn)品重復(fù)性能好、分散性好同時乳液的粒徑相對均勻，不過，由于需要使用的丙酮數(shù)量巨大，存在著一定的危險性，而且工藝較為復(fù)雜，操作繁瑣。

2.3 預(yù)聚體混合法

主要是將親水成分接枝在預(yù)聚體上，然后在乳化的同時，加入擴(kuò)鏈劑，促進(jìn)鏈增長，就能夠得到相對穩(wěn)定的水性聚氨酯乳液。該方法得到的產(chǎn)品性能穩(wěn)定，而且不需使用任何的有機(jī)溶劑，在減少污染的同時，降低了產(chǎn)品的成本[2]。

2.4 熔融分散法

也可以稱之為熔體分散法，基本原理是將含有離子集團(tuán)的端脲基低聚物熔融，然后進(jìn)行羥甲基化和季胺化，在水溶劑中形成乳液，然后通過降低pH值的方式，引發(fā)縮聚反應(yīng)，制備出相應(yīng)的聚氨酯聚合物。這種制備方法同樣不使用有機(jī)溶劑，環(huán)保性能良好，而且工作簡單易操作，產(chǎn)品的質(zhì)量能夠得到保障。

3 水性聚氨酯膠黏劑的應(yīng)用

3.1 復(fù)合包裝

與溶劑型聚氨酯膠黏劑相比，水性聚氨酯膠黏劑具有成本低廉，清潔環(huán)保的特性，通過配料比例的變化，可以調(diào)節(jié)膠層的硬度，能夠滿足多種材料符合包裝的要求，而且水性聚氨酯膠黏劑形成的膠膜無毒無味，在食品包裝領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

3.2 木材膠黏劑

在木材加工領(lǐng)域，比較常見的膠黏劑有三聚氰胺-甲醛、酚醛樹脂膠等，而在使用三醛樹脂進(jìn)行木材粘合時，需要首先對木材進(jìn)行干燥處理，將其水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低到2%以下，否則可能會在壓制過程中出現(xiàn)爆裂。不僅如此，三醛樹脂會產(chǎn)生甲醛，不僅污染環(huán)境，而且嚴(yán)重威脅著人們的身體健康。與之相比，水性聚氨酯膠黏劑可以完成室溫環(huán)境下的木材膠接，初粘性高，對于木材的含水量沒有嚴(yán)格要求，而且膠層具有良好的耐熱性和耐老化性。

3.3 壓敏膠

水性壓敏膠具有耐寒、耐老化、無毒等有點(diǎn)，穩(wěn)定性較好，可以用于膠帶、不干膠標(biāo)簽等的制作，在建筑、車輛、家具等方面有著廣泛的應(yīng)用。

3.4 鞋用膠黏劑

事實(shí)上，受技術(shù)條件的限制，一直以來，我國自主生產(chǎn)的水性PU膠質(zhì)量較差，無論是固化速度、初粘性還是耐熱性、耐水性等，都比不上溶劑型聚氨酯膠，因此，鞋用水性PU膠一般都是進(jìn)口產(chǎn)品。不過，最近幾年，相關(guān)單位加大了對于鞋用水性PU膠的研究，開出的產(chǎn)品基本能夠滿足實(shí)際應(yīng)用需求[3]。

4 結(jié)語

總而言之，水性聚氨酯膠黏劑具有非常顯著的優(yōu)點(diǎn)，在許多領(lǐng)域中都發(fā)揮著非常重要的作用，相關(guān)部門應(yīng)該加快對于水性聚氨酯膠黏劑的設(shè)計開發(fā)力度，不斷提升產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，使得我國的高性能膠黏劑能夠盡快達(dá)到世界先進(jìn)水平。

[1]奉定勇.水性聚氨酯膠粘劑的研究進(jìn)展[J].聚氨酯工業(yè), 2010,25(1):9-12.

[2]鄧威,黃洪,傅和青.改性水性聚氨酯膠黏劑研究進(jìn)展[J].化工進(jìn)展,2011,30(6):1341-1346.

[3]孟龍,孫賓賓.水性聚氨酯膠粘劑的開發(fā)與應(yīng)用研究[J].山東化工,2015,44(23):33-35.