水性聚氨酯胶黏剂的改性设计

近几年，对水性聚氨酯胶黏剂干燥速度慢、初粘性低、对非极性基材湿润性差、耐水性不佳、耐热性不高等问题进行了大量的研究，提出了一些改进措施。主要设计原理如下。

①调整结构 在保证乳液稳定性的前提下，亲水基团的含量尽可能低，可提高胶膜的耐水性;聚醚多元醇相对分子质量越小，则胶膜越硬，耐水性也较好。

②改进工艺 采用工艺性能优良的乳化设备进行热处理，可提高胶膜的强度和耐水性。对于交联型水性聚氨酯，靠热能形成交联结构，使耐水、耐热性能提高。对于热塑性水性聚氨酯，受热会使三乙醇胺、氨、醋酸等成盐试剂从胶膜中脱出，增加疏水性。另外，也会产生一定程度的交联和支化。

⑧交联改性交联是提高水性聚氨酯性能的有效方法，可提高胶膜的耐水性、耐热性和粘接强度。交联分为内交联与外交联。所谓内交联就是在合成时使水性聚氨酯含有反应性的官能团，经热处理后便能形成交联。如采用部分三官能团的多元醇或异氰酸酯，引入氨基或环氧基团、封闭型异氰酸酯乳液、多官能团交联剂等都可制得内交联水性聚氨酯。内交联方法的缺点是预聚体黏度很大，难以乳化。同时，聚氨酯微粒间聚集性差，成膜性能不好。

外交联法即是在使用前添加交联剂，在成膜过程或成膜之后，加热产生化学反应，形成交联的胶膜。与内交联相比，所得乳液性能好，其缺点是为双组分体系，没有单组分型方便。在工业上大都对羧酸型阴离子乳液进行交联，外交联法又分高温交联法和室温交联法。用甲醛、三聚氰胺一甲醛树脂、环氧化合物作交联剂，一般在120～180℃下进行交联反应，且需要催化剂存在下使用。以氮丙啶、硅烷交联剂、碳化二亚胺、多异氰酸酯、金属盐类化合物为交联剂，在室温条件下交联反应迅速进行，短时间内易产生凝胶，一般是在聚氨酯乳液使用时加入交联剂。目前常用的交联剂有水分散异氰酸酯、环氧化合物、三聚氰胺、氮丙啶、硅烷交联剂等。氮丙啶可在室温下使用，但氮丙啶储存时间短(<24h)，且有毒性;而普通硅烷在水中不稳定，烷氧键遇水迅速发生水解，自交联生成不溶于水的硅氧烷，通过环氧改性可以提高硅烷在水中的稳定性，如Coatosil-1770Silane、Silquest-A-187Silane在水中不易发生水解，能在室温下使用，且储存时间长。

④复合改性 为了改善水性聚氨酯的某些性能，可与其他水性树脂如环氧树脂乳液、丙烯酸酯乳液、EVA乳液、氯丁胶乳、天然胶乳、聚醋酸乙烯乳液、脲醛树脂等共混，制成新的水性胶黏剂，其性能有所提高。将水性聚氨酯与环氧树脂乳液共混，提高了粘接性、耐水性和耐溶剂性等。

水性聚氨酯与丙烯酸酯乳液共混，其性能介于聚氨酯和丙烯酸酯乳液之间。

聚氨酯和丙烯酸酯共聚复合乳液(PUA)具有优异的性能，对金属粘接性良好，耐溶剂性提高。共聚复合的工艺首先是合成以丙烯酸羟乙(或丙)酯为端基的聚氨酯预聚物，乳化分散后再与丙烯酸单体进行乳液共聚，即得PUA复合乳液。

水性聚氨酯还可作“种子聚合物”，并作为高分子乳化剂，加入丙烯酸酯、丙烯腈、醋酸乙烯、苯乙烯等单体，以过硫酸盐为引发剂，进行无皂乳液聚合，制得核壳型杂合水性树脂，其性能比单纯用丙烯酸酯乳液与聚氨酯乳液共混为好。PUA复合乳液技术是当今国际上高分子材料研究的又一新成果，也是水性聚氨酯发展的一个新方向。

⑤接枝改性在聚氨酯乳液中加人适量(约20%)的苯乙烯单体，通过原位聚合法制得聚氨酯一苯乙烯接枝乳液，提高了粘接性和耐水性。

⑥乙烯基乳液分散改性 可将多异氰酸酯(或其预聚体)有机溶液分散在聚乙烯醇、羧甲基纤维素的水溶液中，或醋酸乙烯乳液、丙烯酸酯乳液、EVA乳液、丁苯胶乳等乙烯基乳液中而得水性乙烯基聚氨酯胶黏剂，又称为水性高分子异氰酸酯胶黏剂(API)。水性乙烯基聚氨酯胶黏剂可为水溶型或乳液型的，又有单组分和双组分之分。