脂肪族及芳香族烃类、酮类、酯类(包括酯类增塑剂)。但试验表明,与水不相容的有机溶剂比较合适,配制的胶粘剂具有良好的粘接力、耐水性好。因为若溶剂和水不相容,水不能很快进入由异氰酸酯和溶剂组成的微细液滴,溶剂有保护液滴内部异氰酸酯基团不与水反应的作用,使胶有合适的可使用期。例如用一种水性乙烯基聚氨酯胶粘剂作为三合板(单层板厚0.7/1.4/0.7mm)板层之间的胶粘剂,胶的涂布量约270g/m2,1 MPa冷压20min,再120℃ l MPa热压 l min。
还可在胶中加入如淀粉等增量剂,粘土、高岭土、滑石粉等填料,以防止胶粘剂对木材的过分浸渍,这些成分还能与胶粘剂中的异氰酸酯基团反应,赋予粘接力和耐水性。
水性乙烯基聚氨酯胶粘剂主要用于木材加工(如胶合板、刨花板制造,各种木材的粘接),还可用于金属板、纸张、PVC塑料、合成板材、泡沫塑料、混凝土等材料的粘接。例如铝板、钢板与发泡聚烯烃材料之间可用水性乙烯基聚氨酯胶粘剂粘贴,得到的复合材料可用于隔音材料。
水性乙烯基聚氨酯胶粘剂的优点是:成本比溶剂型聚氨酯胶粘剂低,耐水性优良,粘接速度快,但缺点是加异氰酸酯组分后可使用时间短。 水性聚氨酯的应用
最初的水性聚氨酯是以纤维或皮革处理剂为主要目的开发的。随着性能的不断改善,应用范围也越来越广。用途包括涂料、胶粘剂(粘合剂)、处理剂、乳液聚合高分子乳化剂等等。 水性聚氨酯的主要用途如下。 1.涂层剂
(1)皮革涂层 聚氨酯材料柔韧、耐磨,可用作天然皮革及人造革的涂层剂及补伤剂。我国自70年代就有水性聚氨酯皮革涂饰剂开发,80年代末、90年代初发展较快,类型以阴离子型聚醚型为主,用于替代丙烯酸酯树脂乳液皮革涂饰剂,处理高档天然皮革时它克服了丙烯酸酯树脂的“热粘冷脆”的缺点,经涂饰的皮革手感柔软丰满。它可与丙烯酸酯树脂共混使用。聚氨酯涂饰的皮革可用于靴鞋、服装、女士包等。
(2)织物涂层 可用于多种织物的涂层剂,例如帆布、服装面料、传送带涂层。 (3)纤维处理剂 棉纤维、化学纤维经聚氨酯乳液稀溶液浸渍,脱水,热处理,可改善手感、耐折痕性和防缩性。 (4)塑料涂层 尼龙、ABS等表面涂层。
(5)地板涂层 可用于体育馆、室内木地板的涂层,混凝土地板的涂层,耐磨、耐冲击,光泽度好。
(6)其他材料的涂层,如纸张涂层、汽车内装饰件涂层。 (7)底涂剂。 2.胶粘剂(粘合剂)
和溶剂型聚氨酯胶粘剂一样,水性聚氨酯胶粘剂粘接性能好,胶膜物性可调节范围大,可用于许多应用领域。除可用作各种基材的涂层胶,可用于多种基材的粘接和粘结。
(1)多种层压制品的制造,包括:胶合板,食品包装复合塑料薄膜,织物层压制品,各种薄层材料的层压制品,如软质PVC塑料薄膜或塑料片与其他材料(如木材、织物、纸、皮革、金属)的层压制品。
(2)植绒粘合剂、人造革粘合剂、玻纤及其他纤维集束粘合剂、油墨粘合剂。
(3)普通材料的粘接,如汽车内装饰材料的粘接。
水性聚氨酯用于胶粘剂用途时,一般必须进行调配,以适合施工条件及基材等因素。以水性聚氨酯为基础,可添加交联剂、增稠剂、填料、增塑剂、颜料、其他添加剂、其他类型水性树脂及水。施胶之前必须将浆料搅拌均匀,还需考虑各添加剂对水性聚氨酯的短期稳定性有无影响。为了获得较高的耐水性、耐热性及粘接强度,目前许多水性聚氨酯体系已流行使用交联剂,组成双组分体系,这和单组分溶剂型(挥发型)聚氨酯胶粘剂体系有点类似。颜料一般必须预先分散在水中,再加人水性聚氨酯。增稠剂一般在最后添加。在喷涂场合,为了改善粘流性和对基材的润湿性,可添加表面活性剂(如Bayer公司的Emulgator FD)。但增稠剂及表面活性剂等添加剂具有亲水性,可能影响胶层的耐水性、耐湿热性。 水性聚氨酯胶粘剂的施胶方法和溶剂型基本相同,如手工刷涂、机械辊涂、喷涂等。喷涂时,须注意乳液的粒径及粘度不能太大。 粘接方式有湿粘接法、热活化法等。
(1)湿层压 对于多孔性基材,可在常温涂布后,直接贴合、加压,进行粘接。湿层压法也是水性树脂胶粘剂最常用的粘接施工方法。
(2)对于非渗透性基材,可在胶粘剂涂布、干燥后,用热空气、红外灯或烘箱、烘道进行热活化,即干法层压,也就是加热使涂布干燥后表面已无粘性的胶层热融,赋予可粘接性,贴合后树脂再结晶化,立即得到较高的初期粘接强度。这种粘接方式,在工业操作上希望热活化温度低。
下面将水性聚氨酯胶粘剂的几个主要应用领域作一简介。 3.木材加工
木材加工是水性胶粘剂的最大应用领域。据日本胶粘剂工业协会(日本接着
剂工业会)统计,1994年用于各种木材加工的脲醛树脂产量有33.92万吨、三聚氰胺树脂7.33万吨、水性酚醛树脂2.42万吨、醋酸乙烯及其共聚乳液17.03万吨、EVA乳液3.26万吨、丙烯酸酯乳液6.74万吨、用于木材粘接的水性乙烯基聚氨酯0.9万吨、其他水性胶粘剂5.42万吨。
胶合板、纤维板、刨花板制造常用的水性胶粘剂有脲醛树脂、三聚氰胺—甲醛树脂、酚醛树脂等,木工粘接用水性胶粘剂还有醋酸乙烯树脂乳液、乙烯-醋酸乙烯树脂乳液、丙烯酸酯树脂乳液等。釆用“三醛树脂,,制造复合板材,一般要求木材水分含量在2%以内,而未经干燥处理的木材水分含量在10%左右甚至更高,需要经过干燥处理才能进行层压复合加工,耗能大,否则压制的板材产生爆裂;并且三醛树脂在粘接过程及制品使用、放置过程均可能产生有刺激性气味和毒性的甲醛,对环境造成污染;脲醛胶粘合的制品耐水性较差,白胶则耐水及耐热性均不佳,热压时易透胶。而采用含异氰酸酯基团的乙烯基水性聚氨酯胶粘剂及异氰酸酯乳液可避免以上缺点,固化快,制品耐水性好。水性聚氨酯类胶粘剂用量少,可弥补价格高的不足。日本、美国、德国等国家已将水性乙烯基聚氨酯胶粘剂部分取代了污染严重的“三醛树脂”胶粘剂。水性乙烯基聚氨酯胶粘剂就是为了替代脲醛等甲醛树脂而开发的。由日本光洋产业株式会社和株式会社于1974年开发成功的水性乙烯基聚氨酷胶粘剂,最早应用于木材加工,据1983年的报道年产量就达1万吨,
1987年以来用于胶合板及木材粘接等用途的水性乙烯基聚氨酯年产量达1—1.5万吨左右。
日本光洋产业(株)以生产KR系列水性乙烯基聚氨酯木材胶粘剂而著称,其产品有:具有高耐久性、用于粘接高强度木制品的KR7800、134L、181L、135、
136;短时间加压粘接、硬木材用KR134、181,软木材用KRl37;胶合板用的KRl6460C;一般木材及聚烯烃泡沫粘接用KRl20;另外用于PVC粘接的高耐水性KR302XT,聚烯烃泡沫粘接用KR646等。12mm厚单板采用三聚氰胺—脲醛树脂胶粘剂(MUF)或水性乙烯基聚氨酯胶粘剂(APl)制成五合板的粘接强度。 水性乙烯基聚氨酯具有以下特性:
①常温固化,甚至可在0℃粘接,加热固化性能更好; ②pH值在6-8,基本上为中性,对木材无污染; ③不含甲醛、苯酚等有害物质;
④根据主剂材料配方及交联剂多异氰酸酯用量、品种的选择,可适应不同的基材的粘接。
缺点是有适用期限制,由于异氰酸酯基团的反应性,如粘附在衣物、手上,于燥后不易清除。 4.复合层压及贴塑加工
聚氯乙烯、聚酯、ABS、经电晕处理的聚烯烃等塑料薄膜或片材,以及棉布和化纤织物、纸张、皮革之间可用水性聚氨酯胶粘剂进行层压复合,聚氨酯具有柔韧的胶膜,并且特别适合于含增塑剂的软质PvC的涂层和粘接。水性聚氨酯最初的应用是用于粘接PVC等材料。
聚氨酯具有优异的耐低温性、柔韧性,是其他水性胶粘剂所不及的,可用于制造高质量的复合布、布-塑料片复合层压物等,如水性聚氨酯可用于地毯背衬胶粘剂。溶剂型聚氨酯胶粘剂的用途中用量最大的领域是食品包装复合薄膜及装饰纸用复合胶粘剂,但溶剂的气味大,已有人研究用双组分水性聚氨酯作为复合薄膜干法复合胶粘剂,使制品仍具有较好的复合强度及柔软性。即为一种复合塑
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