水性聚氨酯是配制水性聚氨酯胶粘剂的基础物质和关键组分,它的性能直接决定胶粘剂的最终性能。根据粒子所带电荷种类,水性聚氨酯可分为阴离子,阳离子,非离子三种类型。水性聚氨酯的制备一般是先合成一定分子量的聚氨酯预聚体,然后在剪切力作用下将预聚体分散在水中。目前其制备方法以亲水单体扩链、自乳化法为主(所谓亲水单体扩链法),即在聚氨酯预聚体的分子结构中引入亲水性扩链剂,所得聚合物无需外加乳化剂就能直接分散于水中形成水性聚氨酯。亲水单体扩链法的合成工艺有溶剂法、预聚物分散水中扩链法、熔融分散缩聚法等。
(1)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。
(2)从原料来看,多元醇主要用聚醚型,聚酯型次之,聚碳酸酯极少见。异氰酸酯的品种更少,只有TDI,HDI、MDI仅见报道。扩链剂多用醇类,胺类较少使用。
(3)从制备方法及种类来看,一般是自乳化,羧酸型、阴离子体系;外乳化,磺酸型,季铵盐型乳化体系较少;熔融分散,固体自发分散法等则未涉及。
(4)从理论与应用角度来看,着重应用开发,理论研究很少。
亲水性扩链剂引入到预聚体分子中是制备水性聚氨酯的关键步骤之一。目前水性聚氨酯以阴离子型,自乳化为主,阴离子型水性聚氨酯义分为磺酸盐型和羧酸盐型两类,现在应用较多的是羧酸盐型。含羧基的亲水扩链剂—一般有二羟基半酯(简称半酯)和2,2-双羟甲基丙酸(DMPA)。DMPA分子量小,较少的用量就能提供足够多的羧基当量。笔者在研究中发现,由于DMPA为固体,且熔点较高,在反应过程中会产生不均匀现象;而半脂与多元醇相容性好,但用量大,且得到的水性聚氨酯胶膜发粘。以DMPA为亲水性扩链剂在国外非常流行。国内DMPA来源曾一度依赖进口,近年来,国内已有厂家能生产。笔者比较过进口DMPA和国产DMPA的扩链效果,发现国产DMPA性能也相当不错。
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