水性聚氨酯行业产品介绍

水性聚氨酯的定义

水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系，也称水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。水性聚氨酯是以水为分散介质、有机高分子的聚氨酯在水中分散形成透明或不透明的乳状液体。因此，水性聚氨酯是液态的，通常也是涂料工业中的一大门类。

水性聚氨酯行业主要产品

按粒径和外观分可分为聚氨酯水溶液(粒径<0．001微米，外观透明)、聚氨酯水分散体(粒径：0．001-0．1微米，外观半透明)、聚氨酯乳液(粒径>O．1微米，外观白浊)；

　　依亲水性基团的电荷性质，水性聚氨酯可分为阴离子型水性聚氨酯、阳离子型水性聚氨酯和非离子型水性聚氨酯。其中阴离子型最为重要，分为羧酸型和磺酸型两大类。

　　依合成单体不同水性聚氨酯可分为聚醚型、聚酯型和聚醚、聚酯混合型。依照选用的二异氰酸酯的不同，水性聚氨酯又可分为芳香族和脂肪族，或具体分为TDI型、HDI型等等。

　　依产品包装形式水性聚氨酯可分为单组分水性聚氨酯和双组分水性聚氨酯。

产品的主要特性和用途

水性聚氨酯以水为溶剂，无污染、安全可靠、机械性能优良、相容性好、易于改性等优点。聚氨酯树脂的水性化已逐步取代溶剂型，成为聚氨酯工业发展的重要方向。水性聚氨酯可广泛应用于涂料、胶粘剂、织物涂层与整理剂、皮革涂饰剂、纸张表面处理剂和纤维表面处理剂。

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，2008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。采用“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。即为一种复合塑料薄膜粘接用水性胶与一种溶剂型胶的粘接强度的比较示例。  

大多数水性聚氨酯是热塑性聚氨酯，能够采用热熔胶的方法进行粘接。在这种情况下，需要掌握聚氨酯的熔融粘度特性，一般来说，熔融粘度在104Pa·s左右是比较合适的热熔粘接温度。 国外用于房屋建筑材料的铝板／牛皮纸／铝复合板，过去采用乙烯—丙烯酸酯共聚乳液(EVA)等胶粘剂制造，而采用水性聚氨酯胶粘剂时粘接性能优于EVA。另据报道，国外某些仪表、汽车装饰构件等用途的层压板(如PE／PET层压板)，用水性聚氨酯胶粘剂时粘接强度甚至比用溶剂型胶粘剂还要高。  

5.其他  

 (1)植绒加工 植绒加工中，要求粘合剂对PVC塑料底材或布料具有较高的粘附力。衣料植绒要求成型的植绒层具有耐干湿洗涤性，以及对二次加工的适应性。静电植绒，有机溶剂有发生火灾、爆炸的危险，必须采用高性能的水性胶粘剂。水性聚氨酯具有优良的柔韧性，胶层柔软，可作为植绒粘合剂。内交联水性聚氨酯或添加交联剂之水性聚氨酯粘合剂的性能超过丙烯酸酯乳液粘合剂。作为植绒粘合剂，必须增稠。  

例如，一种由聚醚二醇、DMPA、聚酯类增塑剂、少量三羟基交联剂、防老剂、三乙胺制成的阴离子型聚氨酯乳液，用聚丙烯酸增稠剂增稠至48Pa·s，刮涂在斜纹棉布上，湿胶层厚0.25mm，在15-30s内撒1mm长的人造丝，通过打浆棒使毛绒定向，在150-155℃干燥5min，吹去未粘附的绒毛，即得到具有柔软织态感的植绒制品。经干湿擦测试，性能评价为A级。  

 (2)压敏胶 乳液压敏胶的用途是制造胶带、不干胶标签等，也可直接使用，广泛用于办公用品、建筑、家具、车辆等领域，考虑到耐老化性、粘接强度、透明性、无毒性等因素，目前一般使用丙烯酸酯类乳液。而聚氨酯具有粘接强度高、耐寒等性能，可成为水性压敏胶中一种新型优良品种，基材主要是纸张、塑料薄膜及织物等。