水性聚氨酯胶粘剂

具有耐低温等特点的化学物品

‌水性聚氨酯胶粘剂（WPU）‌是指将聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂，因其环保、无污染、粘接强度高等特点，在多个领域得到了广泛应用。

材料概念

用途越来越广。但是整个聚氨酯胶黏剂行业仍以溶剂型为主。

随着人们的安全和环保意识的加强,水性聚氨酯胶黏剂的研究得以迅速发展。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。90年代后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、服装加工等方面得到应用。但是还存在许多缺点,需要通过各种改性,完善其功能。

材料特点

水性聚氨酯胶粘剂除了保持聚氨酯的优点外，与溶剂型聚氨酯胶粘剂相比，还有其独特之处。

(1)以水为介质，无毒不燃，无公害、无危险，气味小，不污染环境，节省能源，适用于易被有机溶剂侵蚀的基材。

(2)粘度较低，且可用水溶性增稠剂和水进行调节，操作方便，残胶易于清理。

(3)可与多种水性树脂混合，利于改进性能和降低成本，但要注意离子性质和酸碱性，以防凝聚。

(4)含有羧基、羟基等基团，在适宜条件下可参与反应，产生交联，提高性能。

(5)对非极性基材的湿润性差。

(6)干燥速度慢，初始粘性低，并且耐水性不佳。

分类

水性聚氨酯胶粘剂可按多种方法进行分类：

(1)、按聚氨酯的结构分类

A、按原料及结构可分为聚氨酯乳液、乙烯基聚氨酯乳液、多异氰酸酯乳液、封闭型聚氨酯乳液。

B、按分子结构可分为线性聚氨酯乳液(热塑性)和交联型聚氨酯乳液(热固型)。交联型又分为内交联型和外交联型。

(2)、按亲水基团的性质分类

A、阴离子型：大多数水性聚氨酯胶粘剂是以含羧基或磺酸盐扩链引入羧基或磺酸离子。

B、阳离子型：一般是指主链或侧链上含有铵离子(多为季铵离子)或硫离子的水性聚氨酯。

C、非离子型：分子中含有非离子型亲水链段或亲水性基团。

D、混合型：分子结构中同时存在离子型和非离子型亲水链段或基团。

(3)、按制备方法分类：A、自乳化法和外乳化法;B、预聚体法、丙酮法、熔融分散法;C、酮亚胺-甲酮连氮法。

(4)、按使用形式分类：按使用形式可分为单组分和双组分水性聚氨酯胶粘剂。

参考配方

研究进展

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；由于异氰酸酯、聚醚多元醇等PU基本原料的先进生产技术只掌握在少数几家跨国公司（如BASF、Bayer、Huntsman和DuPont等）手中，他们在世界各地建立了特大规模（10万t/a以上）的生产装置，这对规模较小、技术相对落后的中国原料企业的发展构成了一定威胁。国外水性聚氨酯胶粘剂的发展速度明显快于其它胶粘剂产品，且品种多、产量大（如拜耳公司U53、U54等系列产品，大日本油墨公司的Hydran Hw及AP系列产品，日本公司的PU乳液CVC36及水性乙烯基PU胶粘剂CU系列产品等），这些胶粘剂一般都具有较好的初粘性、耐水性和耐温性等。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2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。

中国于20世纪70年代初就开始了对水性聚氨酯的研究。PU在中国最早用于制备电泳漆，随后人们研制出了织物整理用水溶性PU以及用作皮革涂饰剂的PU乳液。进入20世纪80年代后，中国对WP胶粘剂的研究速度加快，但与国外系列化、工业化的水平相比，仍处于起步阶段，存在原料和制备方法单一、品种少、理论研究不足和应用研究不够深入等问题。从产品结构来看，主要是乳液型，水溶性次之胶乳型则不常见；从原料来看，多元醇主要用聚醚型，聚酯型次之，聚碳酸酯等其他类型极少见，异氰酸酯的品种就更少[常用的只有TDI（甲苯二异氰酸酯），而HDI（六亚甲基二异氰酸酯）和MDI（二苯基甲烷二异氰酸酯）仅见报道]；从制备方法及种类来看，一般是自乳化羧酸型、阴离子体系，季铵盐自乳化体系较少，熔融分散、固体自发分散法等则尚未涉及；从理论与应用角度来看，着重应用开发，理论研究较少。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。

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