水性聚氨酯胶黏剂的改性方法及其性能提升

水性聚氨酯胶黏剂是指在聚氨酯分子主链或侧链中引入亲水性基团或亲水性结构，可分散于水中的聚氨酯胶黏剂。水性聚氨酯胶黏剂以水为溶剂，具有安全、易于储存及运输、使用方便、成本低等特点，但是，单一的水性聚氨酯胶黏剂存在对非极性基材润湿性差，固化时间长，耐水性差，初黏力不足，因固含量过低而使运输成本增加等不足，需要对水性聚氨酯胶黏剂的性能进行改进。

目前水性聚氨酯胶黏剂的改性方法主要有交联改性、共混改性、接枝共聚以及功能性小分子单体的改性四大类。

水性聚氨酯胶黏剂发展趋势包括：双组分水性聚氨酯胶黏剂的研究与开发；利用其他高分子材料对水性聚氨酯胶黏剂进行改性，提高其综合性能，扩大应用范围；功能型水性聚氨酯胶黏剂的研究与开发；加强水性聚氨酯胶黏剂的理论研究；加强水性聚氨酯胶黏剂专用设备的研发。

1.水性聚氨酯类别

（1）二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）型水性聚氨酯胶黏剂

MDI是在甲苯二异氰酸酯（TDI）之后发展起来的一种非常重要的芳香族二异氰酸酯，它比TDI拥有更高的分子量、更低的饱和蒸汽压和毒性，MDI型聚氨酯制品在很多性能上优于TDI型聚氨酯制品。

MDI及其聚氨酯制品具有蒸汽压低、毒性小、价格便宜，反应活性高、预聚体黏度大，胶膜性能优异的特点。

由MDI制得的水性聚氨酯乳液成膜速度快、成膜性好，其胶膜的耐水性、耐磨性、机械强度、弹性等都有了不同程度的提高。

（2）有机硅改性水性聚氨酯胶黏剂

聚有机硅氧烷是指分子主链中含有重复的Si-O键的一类化合物，硅原子上连接有有机基团，是有机硅高分子的主要特点。聚有机硅氧烷具有独特的化学结构，表面能较低，能赋予胶膜优异的耐水性、耐溶剂性、耐辐射性、耐高低温性等性能。但聚有机硅氧烷的成本较高、附着力差、强度较低，在一定程度上限制了其应用。

2.有机硅改性水性聚氨酯(www.xing528.com)

（1）硅烷偶联剂改性水性聚氨酯

以聚己二酸-1，4-丁二醇酯、二羟甲基丙酸、一缩二乙二醇和甲苯二异氰酸酯为主要原料，制备了聚氨酯预聚体，并在预聚体中引入硅烷偶联剂，得到了一种单组分、自交联型水性聚氨酯胶黏剂，结果表明，当硅烷偶联剂的用量为聚氨酯预聚体的1.5wt%时，可制得稳定的水性聚氨酯乳液，且其对复合塑料薄膜的剥离强度也得到了明显的提高。

以异佛尔酮二异氰酸酯、聚醚210、二羟甲基丙酸及胺类硅烷偶联剂为主要原料，合成了有机硅改性水性聚氨酯乳液，随着硅烷偶联剂用量的增加，水性聚氨酯乳液的粒径增大，乳液稳定性提高，胶膜的耐水性与热稳定性也明显改善。

以聚醚二元醇（PTMG）、二羟甲基丙酸、异佛尔酮二异氰酸酯等为主要原料，3-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）为改性剂制备了有机硅改性水性聚氨酯，随着KH550含量的提高，胶膜的拉伸强度、耐水性、耐溶剂性、耐热性都有了明显的提高，断裂伸长率则呈现出下降的趋势。

（2）有机硅氧烷改性水性聚氨酯

以聚醚聚硅氧烷二元醇、聚氧化丙烯二醇、异佛尔酮二异氰酸酯等为主要原料，合成了有机硅改性水性聚氨酯乳液，结果表明，当聚醚聚硅氧烷二醇的用量为2%～8%时，可制备出具有小粒径及良好稳定性的聚氨酯乳液，胶膜具有良好的手感及耐水性，拉伸强度较好。

以甲苯二异氰酸酯、端羟基有机硅单体、聚醚二元醇、1，4-丁二醇及二羟甲基丙酸为主要原料，制备了一种有机硅改性聚氨酯乳液，通过FT-IR、DSC、TGA、吸水率测试及电子万能拉力机对其进行了表征与测试。改性后的水性聚氨酯胶膜其机械性能、耐低温性、耐水性及耐热性均有所提高。

以聚碳酸酯二元醇、羟基硅油、二羟甲基丁酸、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯等为主要原料，合成了水性聚氨酯，研究了有机硅对水性聚氨酯性能的影响。结果表明，在二羟甲基丁酸含量为6wt%、羟基硅油质量分数为1%、交联剂三羟甲基丙烷用量为3wt%时可制得性能优异的有机硅改性水性聚氨酯，其胶膜的拉伸强度及耐水性有了很大的提升，过多的有机硅加入量会降低胶膜的柔韧性，使断裂伸长率下降。

以三官能团的聚己内酯、二羟甲基硅氧烷、二月桂酸二丁基锡等为主要原料，合成了可以自动分为两相的有机硅氧烷改性水性聚氨酯涂布液，通过SEM及Si能谱对其表面性能进行了研究。结果表明，有机硅链段富集在涂层的表面，降低了涂层的表面能，提高了涂层的疏水性。