針對以上所述,結(jié)合水性聚氨酯膠粘劑的特性,對水性聚氨酯膠粘劑應(yīng)用于制備復(fù)合薄膜的不足之處進(jìn)行分析,并提供以下改善方法:①因分子結(jié)構(gòu)中有親水基團(tuán),其耐水性及耐溶劑性欠佳。為改善其耐水性及耐溶劑性,研究措施很多,其中較有效的措施是通過交聯(lián)。交聯(lián)方法分內(nèi)交聯(lián)和外交聯(lián)兩種。內(nèi)交聯(lián)是指制備過程中即已完成架橋及交聯(lián)行為。內(nèi)交聯(lián)法常因不慎交聯(lián)過度,致使預(yù)聚體無法于水中分散。若分散同時(shí)交聯(lián),易生成沉淀而分層。即使無上述現(xiàn)象發(fā)生,具網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的水性聚氨酯往往在室溫下的潤濕性和成膜性欠佳。外交聯(lián)是指向水性聚氨酯中外加交聯(lián)劑,相當(dāng)于雙組分體系,即在使用前添加交聯(lián)劑組分于水性聚氨酯主劑中,在適合的干燥成膜條件下,產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),形成交聯(lián)的膠膜。與內(nèi)交聯(lián)法相比,所得乳液性能好,并且可根據(jù)不同的交聯(lián)劑品種及用量,調(diào)節(jié)膠膜的性能。外交聯(lián)法是目前工業(yè)上應(yīng)用最廣的一種方法。通常交聯(lián)可提高水性聚氨酯膠膜的耐溶劑、耐熱蠕變以及膠接力學(xué)性能等。按反應(yīng)官能團(tuán)分,其適用交聯(lián)體系有:含羧基—(COOH)基團(tuán) 三聚氰胺/甲醛、多官能度氮雜環(huán)丙烷、碳化二亞胺、環(huán)氧樹脂、鋅或鋯鹽的離子性交聯(lián)劑;含羥基—(OH)基團(tuán) 三聚氰胺/甲醛、環(huán)氧樹脂、屏蔽異氰酸酯交聯(lián)劑;含胺—(NH)基團(tuán) 三聚氰胺/甲醛、環(huán)氧樹脂屏蔽異氰酸酯交聯(lián)劑、水分散性多異氰酸酯、氮雜環(huán)丙烷交聯(lián)劑。下表1為常用交聯(lián)劑比較,表中所列交聯(lián)溫度和速度可隨交聯(lián)劑添加量和使用條件不同而異。②水系聚氨酯膠粘劑的初粘性低也是阻礙它廣泛應(yīng)用的因素之一。除加入增粘劑改善外,大日本油墨和化學(xué)品公司引入環(huán)氧樹脂制成的水系聚氨酯,顯示出良好的初粘性,且其耐水性、耐溶劑、耐熱蠕變,密著性能也得到明顯改善。③由于水的比熱和蒸發(fā)潛熱高,水性聚氨酯的干燥性很差。提高水性聚氨酯固含量可改善其干燥性。設(shè)法將固含量提高到50%以上是國外研究課題之一。因提高固含量往往導(dǎo)致制品不穩(wěn)定,研究者多從反應(yīng)工藝學(xué)和單元操作方面著手解決。德國Goldschmidt公司制得的固含量為55%的水系聚氨酯,對電解質(zhì)和冷凍穩(wěn)定。該公司采用了分子中既含有端羥基又含有磺酸側(cè)基的聚氧化烷撐和聚酯二醇作聚氨酯原料,使聚合物中具有親水基團(tuán)能自乳化,且對乳液的穩(wěn)定度有顯著改進(jìn)。必須注意,乳化分散后進(jìn)行擴(kuò)鏈,務(wù)必加入比水與異氰酸酯基反應(yīng)性更高的擴(kuò)鏈劑,以提高聚合物分子量:又含有反應(yīng)性基團(tuán)時(shí),需極力抑制其自身反應(yīng),否則將導(dǎo)致產(chǎn)品性能劣化。④由于水的揮發(fā)性比有機(jī)溶劑差,其成膜性較低,也有待提高。在合成乳液時(shí)稍加溶劑(一般稱為助溶劑或潛溶劑),如丙酮、甲乙酮或甲苯,可以降低反應(yīng)物粘度,又可起短效增塑劑的作用,促使干燥過程中膠膜的形成,還能改進(jìn)乳液流動(dòng)性和對被粘物的浸潤性,提高膠接強(qiáng)度。歐美生產(chǎn)的水系聚氨酯中,常含有約10%的與水可共混的高沸點(diǎn)N-甲基-2-吡咯烷酮,以克服低沸點(diǎn)的缺點(diǎn),在干法復(fù)合膜生產(chǎn)中,復(fù)合效果良好。另可通過加入高沸點(diǎn)磷酸酯來改善成膜性。若將水系聚氨酯視為微球分散于連續(xù)水相中,微球愈硬,愈難凝聚成連續(xù)性膠膜,愈需使用助溶劑。若使微球軟些,即合成為軟質(zhì)聚氨酯,則可扭轉(zhuǎn)局面。 ICIResinsUS開發(fā)出兩種勿需使用潛溶劑的水系聚氨酯膠粘劑,其固含量約為40%,粘度低于0.25Pa·s。聚氨酯的軟化點(diǎn)一為65℃,一為107℃。可用氮丙啶、碳化二亞胺、三聚氰胺或叔胺類固化。專為低表面能塑料薄膜復(fù)合或乙烯基塑料與硬質(zhì)塑料復(fù)合而設(shè)計(jì)的。⑤通過干法層壓使用一般水系聚氨酯膠粘劑時(shí),需加熱去除水分,并活化膠層,對熱敏性材料而言,加熱會(huì)使變形,需要降低熱活化溫度。為降低活性溫度,曾加入增塑劑或其他樹脂,但有損膠接強(qiáng)度。Bayer公司曾研制一水系聚氨酯(聚酯型)膠粘劑,可將活化溫度降低到40℃,耐熱性可達(dá)80℃以上;且膠層不易變色,適用于淺色熱敏性材料的膠接。⑥水的表面張力大,所以對被粘體的潤濕性比溶劑聚氨酯差。水的表面張力約為7.3×10-4N/cm,為通常的有機(jī)溶劑的3倍。含有親水基團(tuán)聚合物乳液持有某些表面活性,其表面張力一般為(3~4)×10-4N/cm。表面張力小的液體才能很好潤濕表面張力大的被粘體表面。若欲降低水性聚氨酯表面張力,添加表面活性劑(以含氟活性劑為佳)可達(dá)此目的。⑦成本較高是阻礙水系聚氨酯膠粘劑普及推廣的關(guān)鍵之一。而共混技術(shù)是投資少,見效快,既能降低成本,又能提高產(chǎn)品性能的有效方法,廣為采用。ICIResinsUS將通用型水系聚氨酯膠粘劑與聚丙烯酸酯乳液共混,以降低成本,用于復(fù)合薄膜。
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