水性聚氨酯胶解析(一)
2009-11-21 23:08
水性聚氨酯胶解析
水性聚氨酯胶的发展概况
水性聚氨酯胶粘剂是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂，有人也称水性聚氨酯为水系聚氨酯或水基聚氨酯。依其外观和粒径，将水性聚氨酯分为三类：聚氨酯水溶液(粒径<0.001um，外观透明)、聚氨酯分散液(粒径0.001-0.1 um，外观半透明)、聚氨酯乳液(粒径>0.1 ，外观白浊)。但习惯上后两类在有关文献资料中又统称为聚氨酯乳液或聚氨酯分散液，区分并不严格。实际应用中，水性聚氨酯以聚氨酯乳液或分散液居多，水溶液少。
由于聚氨酯类胶粘剂具有软硬度等性能可调节性好以及耐低温、柔韧性好、粘接强度大等优点，用途越来越广。目前聚氨酯胶粘剂以溶剂型为主。有机溶剂易燃易爆、易挥发、气味大、使用时造成空气污染，具有或多或少的毒性。近10多年来，保护地球环境舆论压力与日俱增，一些发达国家制订了消防法规及溶剂法规，这些因素促使世界各国聚氨酯材料研究人员花费相当大的精力进行水性聚氨酯胶粘剂的开发。
水性聚氨酯以水为基本介质，具有不燃、气味小、不污染环境、节能、操作加工方便等优点，已受到人们的重视。
聚氨酯从30年代开始发展，而在50年代就有少量水性聚氨酯的研究，如1953年Du Pont公司的研究人员将端异氰酸酯基团聚氨酯预聚体的甲苯溶液分散于水，用二元胺扩链，合成了聚氨酯乳液。当时，聚氨酯材料科学刚刚起步，水性聚氨酯还未受到重视，到了六、七十年代，对水性聚氨酯的研究开发才开始
迅速发展，1967年首次出现于美国市场，1972年已能大批量生产。70-80年代，美、德、日等国的一些水性聚氨酯产品已从试制阶段发展为实际生产和应用，一些公司有多种牌号的水性聚氨酯产品供应，如德国Bayer公司的磺酸型阴离子聚氨酯乳液ImPranil和Dispercoll KA等系列、Hoechst公司的Acrym系列、美国Wyandotte化学公司的X及E等系列，日本大日本油墨公司的Hydran HW 及AP系列、日本公司的聚氨酯乳液CVC36及水性乙烯基聚氨酯胶粘剂CU系列、日本光洋产业公司的水性乙烯基聚氨酯胶粘剂KR系列等等。
在水性类胶粘剂中，我国目前仍以聚丙烯酸酯类乳液胶、聚乙烯醋酸乙烯类乳液胶、水性三醛树脂等胶粘剂为主。有柔韧性好等特点，有较大的发展前途。水性聚氨酯胶粘剂的性能特点
1.与溶剂型聚氨酯胶粘剂相比，水性聚氨酯胶粘剂除了上述的无溶剂臭味、无污染等优点外，还具有下述特点。
(1)大多数水性聚氨酯胶粘剂中不含NCO基团，因而主要是靠分子内极性基团产生内聚力和粘附力进行固化。而溶剂型或无溶剂单组分及双组分聚氨酯胶粘剂可充分利用NCO的反应、在粘接固化过程中增强粘接性能。水性聚氨酯中含有羧基、羟基等基团，适宜条件下可参与反应，使胶粘剂产生交联。
(2)除了外加的高分子增稠剂外，影响水性聚氨酯粘度的重要因素还有离子电荷、核壳结构、乳液粒径等。?聚合物分子上的离子及反离子(指溶液中的与聚氨酯主链、侧链中所含的离子基团极性相反的自由离子)越多，粘度越大；而固体含量(浓度)、聚氨酯树脂的分子量、交联剂等因素对水性聚氨酯粘度的影响并不明显，这有利于聚氨酯的高分子量化，以提高胶粘剂的内聚强度。与之相比，溶剂型聚氨酯胶粘剂的粘度的主要影响因素有聚氨酯的分子量、支化度、胶的浓
度等。相同的固体含量，水性胶粘剂的粘度较溶剂型胶粘剂小。
(3)粘度是胶粘剂使用性能的一个重要参数。水性聚氨酯的粘度一般通过水溶性增稠剂及水来调整。而溶剂型胶粘剂可通过提高固含量、聚氨酯的分子量或选择适宜溶剂来调整。
(4)由于水的挥发性比有机溶剂差，故水性聚氨酯胶粘剂干燥较慢，并且由于水的表面张力大，对表面疏水性的基材的润湿能力差。若当大部分水分还未从粘接层、涂层挥发到空气中，或者被多孔性基材吸收就遽然加热干燥，则不易得到连续性的胶层。由于大多数水性聚氨酯胶是由含亲水性的聚氨酯为主要固体成分，且有时还含水溶性高分子增稠剂，胶膜干燥后若不形成一定程度的交联，则耐水性不佳。
(5)水性聚氨酯胶粘剂可与多种水性树脂混合，以改进性能或降低成本。此时应注意离子型水性胶的离子性质和酸碱性，否则可能引起凝聚。因受到聚合物间的相容性或在某些溶剂中的溶解性的影响，溶剂型聚氨酯胶粘剂只能与为数有限的其他树脂胶粘剂共混。
(6)水性聚氨酯胶粘剂气味小，操作方便，残胶易清理，而溶剂型聚氨酯胶粘剂使用中有时还需耗用大量溶剂，清理也不及水性胶方便。
表4水性聚氨酯胶粘剂性能
2.以水为主要介质的水性聚氨酯(主要是乳液)胶粘剂与溶剂型聚氨酯胶粘剂相比，具有一些特别的性质，总结了它们的主要性能特点。
表乳液型和溶剂型聚氨酯胶粘剂的性能比较
3. 液体性质
1．粒径及其对性能的影响
介质水中聚氨酯微粒的粒径与水性聚氨酯的外观之间有密切的联系，粒径越小，乳液外观越透明。当粒径在0．00lum以下时，水性聚氨酯是浅黄色透明的水溶液；当粒径在0.lum以下时，呈带蓝光的半透明．白色乳液；当聚氨酯微粒平均粒径大于0．1um时，水性聚氨酯是白色乳液。不同的乳液，微粒的粒径大小有一定范围。粒径的大小与树脂的配方、分子量大小及其亲水成分的含量有关。乳化时相同的剪切作用力作用下，树脂的亲水性成分越多，则乳液的粒径越细，甚至完全溶于水，形成胶体溶液。粒径还与剪切力有关，搅拌越激烈，即把聚氨酯(预聚体)或其溶液“剁碎”使之分散于水中的剪切力越大，则乳液的颗粒越细，乳液的各项性能越好。
聚氨酯乳液的微粒粒径大小对乳液的稳定性、成膜性、对基材的湿润性能、
膜性能及粘接强度等性能有较大的影响。
该系列乳液制法为，由聚氧化丙烯二醇和9DI制得相同NCO含量的预聚体，加多亚乙基多胺溶液反应，生成聚氨酯-脲-多胺溶液，再与丁二酸反应，所得聚氨酯在含氨水的水中乳化，除去溶剂，即得乳液。通过调整氨水的用量或微调多元胺／丁二酸的用量(表中样品2)，制成不同粒径的乳液。并涂于聚酯薄膜上(干胶厚度50um)，干燥，制成压敏胶带。
2．乳液稳定性
影响乳液贮存稳定性的有两个主要因素：聚氨酯微粒的粒径及聚氨酯的耐水解性。
若要了解粒径的影响，可通过离心加速沉降试验模拟贮存稳定性。通常在离心机中以3000r／min转速离心沉降15min后，若无沉淀，可以认为有6个月的贮存稳定期。
若聚氨酯耐水性差，则会在贮存过程缓慢降解，产生羧基，降低pH值，使乳液凝聚。可通过加热加速试验模拟长期耐水解性能。
冷冻稳定性也是实际应用中考虑的一个因素。在贮存过程应防止冻结和长期高温。
酸性物质及多价金属离子会使阴离子型聚氨酯乳液产生凝聚；阳离子型应防止碱影响其稳定性。
3.表面张力
表面张力是关系到水性聚氨酯对基材润湿性的重要因素。水性聚
氨酯的表面张力一般为0.040—0.060N／m，而水的表面张力是0.073N／m，有机溶剂的表面张力一般为0.025 N／m左右。为了能有效地用水性聚氨酯胶粘
剂粘接低能表面，可添加润湿剂(流平剂)以降低乳液的表面张力，在这种情况下，必须选择对粘附力或涂膜表面不利影响小的材料。一种含15％有机氟的表面活性剂Megafac F-813作为润湿添加剂，对表面张力的影响。
4．成膜性能
水性聚氨酯的主要介质是水，水的挥发性比通常有机溶剂的低。水及有机溶剂的蒸发热。与溶剂型相比，水乳液聚氨酯胶粘剂干燥慢，这是其最大的一个缺点。不过，水性聚氨酯的最低成膜温度为0℃左右，因为不含乳化剂，常温下千燥能形成有光泽、均匀和优良韧性的薄膜。
乳液胶的干燥与空气的相对湿度有关，若空气湿度小、气温高，则有利于胶膜的干燥。如果在光滑的表面成膜，干燥过快时可能使膜出现不均匀及裂纹。若在多孔质基材上干燥，则水分被基材吸收，使胶层树脂浓度增大，干燥也快，也易在较短的时间内产生粘接力。
4.固体性能
水性聚氨酯干燥(固化)后，具有弹性体的外观和性能。可以得到透明或半透明、具有良好柔韧性的薄膜。为了测定乳液的胶膜性能，一般将少量乳液倒在平板玻璃上或乎底聚四氟乙烯盘中，室温风干成膜，并可对风干膜进行热处理，按弹性体膜强度的测试方法测试拉伸强度、撕裂强度及断裂伸长率。
1．干膜强度
由于聚氨酯原料和配方的可多样化，由水性聚氨酯也能制得从软质到硬质的干膜，不同的品种其强度性质亦不相同。
一般来说，水性聚氨酯的固态强度比溶剂型聚氨酯制品的强度差，但通过原料、配方、工艺的选择，能使水性聚氨酯的性能与溶剂型相媲美。
2.耐水性
是否能获得耐水性是水性聚氨酯树脂薄膜性能的重要指标。在许多应用场合，被粘接的制品要求具有耐水粘接力。将薄膜浸泡于水中，观察其外观是否泛白、测定薄膜吸水后增重率和面积、体积增重率，以及强度的变化，就可了解胶膜的耐水程度。
Q=(m2-m1)/m1 *100%
式中m2、m1分别为在水中浸泡后和浸泡前试片的质量，Q为吸水率。
水性聚氨酯一般由含亲水性基团，特别是由含离子基团的聚氨酯树脂制成，在干燥固化过程中，若成盐试剂能逸出，则羧基亲水性较弱，胶膜获得疏水性；如果热塑性水性聚氨酯，成盐试剂不能逸出，亲水性基团残留，则胶膜耐水性差。一般通过热处理及采用交联剂提高耐水性。
3．粘接性
水性聚氨酯树脂具有较多的极性基团，如氨酯键、脲键、离子键，对许多种基材特别是极性基材、多孔性基材有良好的粘接性。和溶剂型相似，对不同的基材粘接强度有差别。表4为一种水性聚氨酯胶粘剂对多种基材的粘接强度数据。可看出，水性聚氨酯胶粘剂对含较多增塑剂的软质聚氯乙烯具有优良的粘接性。
水性聚氨酯胶解析(二)
2009-11-21 23:23
表4 水性PU胶粘剂hW-311对不同基材的粘接强度
水性聚氨酯的分类
由于聚氨酯原料和配方的多样性，水性聚氨酯开发40年左右的时间，人们已研究出许多种制备方法和制备配方。水性聚氨酯品种繁多，可以按多种方法分类。
1．以外观分
水性聚氨酯可分为聚氨酯乳液、聚氨酯分散液、聚氨酯水溶液。实际应用最多的是聚氨酯乳液及分散液，本书中统称为水性聚氨酯或聚氨酯乳液，其外观分类如表5所示。
表5 水性聚氨酯形态分类
2.按使用形式分
水性聚氨酯胶粘剂按使用形式可分为单组分及双组分两类。可直接使用，或无需交联剂即可得到所需使用性能的水性聚氨酯称为单组分水性聚氨酯胶粘剂。若单独使用不能获得所需的性能，必须添加交联剂；或者一般单组分水性聚氨酯添加交联剂后能提高粘接性能，在这些情况中，水性聚氨酯主剂和交联剂二者就组成双组分体系。
3．以亲水性基团的性质分
根据聚氨酯分子侧链或主链上是否含有离子基团，即是否属离子键聚合物(离聚物)，水性聚氨酯可分为阴离子型、阳离子型、非离子型。含阴、阳离子的水性聚氨酯又称为离聚物型水性聚氨酯。
(1)阴离子型水性聚氨酯又可细分为磺酸型、羧酸型，以侧链含离子基团的居多。大多数水性聚氨酯以含羧基扩链剂或含磺酸盐扩链剂引人羧基离子及磺酸
离子。
(2)阳离子型水性聚氨酯一般是指主链或侧链上含有铵离子(一般为季铵离子)或锍离子的水性聚氨酯，绝大多数情况是季铵阳离子。而主链含铵离子的水性聚氨酯的制备一般以采用含叔胺基团扩链剂为主，叔胺以及仲胺经酸或烷基化试剂的作用，形成亲水的铵离子。还可通过含氨基的聚氨酯与环氧氯丙烷及酸反应而形成铵离子。
(3)非离子型水性聚氨酯，即分子中不含离子基团的水性聚氨酯。非离子型水性聚氨酯的制备方法有：①普通聚氨酯预聚体或聚氨酯有机溶液在乳化剂存在下进行高剪切力强制乳化；②制成分子中含有非离子型亲水性链段或亲水性基团，亲水性链段一般是中低分子量聚氧化乙烯，亲水性基团一般是羟甲基。(4)混合型聚氨酯树脂分子结构中同时具有离于型及非离子型亲水基团或链段。
4．以聚氨酯原料分
按主要低聚物多元醇类型可分为聚醚型、聚酯型及聚烯烃型等，分别指采用聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚丁二烯二醇等作为低聚物多元醇而制成的水性聚氨酯。还有聚醚-聚酯、聚醚—聚丁二烯等混合以聚氨酯的异氰酸酯原料分，可分为芳香族异氰酸酯型、脂肪族异氰酸酯型、脂环族异氰酸酯型。按具体原料还可细分，如TDI型、HDI型，等等。
5．按聚氨酯树脂的整体结构划分
(1)按原料及结构可分为聚氨酯乳液、乙烯基聚氨酯乳液、多异氰酸酯乳液、封闭型聚氨酯乳液。聚氨酯乳液是指以低聚物多元醇、扩链剂、二异氰酸酯为原料，以通常方法制备的聚氨酯分散于水所形成的乳液。乙烯基聚氨酯乳液一般指在乙烯基树脂水溶液或乳液中加入异氰酸酯而形成的乳液，是双组分体系。多异
氰酸酯乳液是指含亲水基团多异氰酸酯乳化于水，或多异氰酸酯的有机溶液分散于含乳化剂的水而形成的乳液，也是双组分即用即配体系，适用期较短。封闭型异氰酸酯乳液是指分子中含有被封闭的异氰酸酯基团的聚氨酯乳液，是一种稳定的单组分体系。在制备聚氨酯乳液时司引入封闭异氰酸酯基团，也可制成封闭异氰酸酯基团含量高的乳液，用于和其他乳液体系共混，起交联作用，水分挥发后加热交联o
(2)聚氨酯乳液还可细分为聚氨酯乳液和聚氨酯-脲乳液，后者是指由聚氨酯预聚体在水中分散同时通过水或二胺扩链而形成的乳液，实质上生成了聚氨酯—脲，但由于由预聚体分散法制备较为普遍，习惯上称为聚氨酯乳液者居多。
(3)按分子结构可分为线性分子聚氨酯乳液(热塑性)和交联型聚氨酯乳液(热固性)。交联型又可细分为内交联和外交联型。内弋联型聚氨酯乳液是在合成时形成一定程度的支化交联分子结构，或引入可热反应性基团，它是稳定的单组分体系。外交联是在乳液中添加能与聚氨酯分子链中基团起反应的交联剂，是双组分体系o
6．根据聚氨酯的水性化方法划分
根据制备方法有多种分类。举例如下。
(1)自乳化法和外乳化法
自乳化法又称内乳化法，是指聚氨酯链段中含有亲水性成分，因而无需乳化剂即可形成稳定乳液的方法。
外乳化法又称为强制乳化法，若分子链中仅含少量不足以自乳化的亲水性链段或基团，或完全不含亲水性成分，此时必须添加乳化剂，才能得到乳液。
比较而言，外乳化法制备的乳液中，由于亲水性小分子乳化剂的残留，影响
固化后聚氨酯胶膜的性能，而自乳化法消除了此弊病。水性聚氨酯的制备目前以离子型自乳化法为主。
(2)预聚体法、丙酮法、熔融分散法
自乳化法制水性聚氨酯最常用的方法有预聚体分散法和丙酮法。预聚体法即在预聚体中导人亲水成分，得到一定粘度范围的预聚体，在水中乳化同时进行链增长，制备稳定的水性聚氨酯(水性聚氨酯-脲)。
丙酮法属于溶液法，是以有机溶剂稀释或溶解聚氨酯(或预聚体)，再进行乳化的方法。在溶剂存在下，预聚体与亲水性扩链剂进行扩链反应，生成较高分子量的聚氨酯，反应过程可根据需要加人溶剂以降低聚氨酯溶液粘度，使之易于搅拌，然后加水进行分散，形成乳液，最后蒸去溶剂。溶剂以丙酮、甲乙酮居多，故称为丙酮法。此法的优点是丙酮、甲乙酮的沸点低、与水互容、易于回收处理，整个体系均匀，操作方便，由于降低粘度同时也降低了浓度，有利于在乳化之前制得高分子量的预聚体或聚氨酯树脂，所得乳液
的膜性能比单纯预聚体法的好。而预聚体法由于粘度的限制，为了便于剪切分散，预聚体的分子量不能太高，可能会影响水性聚氨酯性能，例如粘度高则乳化困难，粒径大，乳液稳定性差；预聚体分子量小则NCO基团含量高，乳化后形成的脲键多，胶膜硬，缺乏柔软性。
丙酮法和预聚体法的主要区别是，在丙酮法中，聚氨酯先预聚成分子量较大的预聚体，由于分子量大的预聚体粘度大，必须稀释降低粘度；而预聚体法中根据需要可加或不加少量丙酮等溶剂。这两者的概念有所交叉，有的乳化方法既属丙酮法又属预聚体法。熔融分散法又称熔体分散法、预聚体分散甲醛扩链法。预先合成含叔胺基团(或离子基团)的端NCO基团预聚体，再与尿素(或氨水)在本体
体系反应，形成聚氨酯双缩二脲(或含离子基团的端脲基)低聚物，并加入氯代酰胺在高温熔融状态继续反应，继续季胺化。
聚氨酯双缩二脲离聚物具有足够的亲水性，加酸的稀水溶液形成均相溶液，再与甲醛水溶液反应进行羟甲基化，含羟甲基的聚氨酯严缩二脲能在50—130℃用无限水稀释，形成稳定乳液。当降低体系的pu值时，能在分散相中进行缩聚反应，形成高分子量聚氨酯。含离子基团的端NCO预聚体形成端脲基或缩二脲基聚氨酯低聚物后，则直接在熔融状态乳化于水，再加甲醛水溶液进行羟甲基化及扩链反应。
(3)二元胺直接扩链与酮亚胺—酮连氮法
在预聚体分散法中，若采用溶于水的二元伯胺扩链剂扩链，由于一NCO与一NH2的反应速度快，不易得到微细而均匀的乳液，可采用酮亚胺或酮连氮法解决此问题。酮亚胺-酮连氮法是指预聚体与被酮保护了的二元胺(酮亚胺体系)或肼(酮连氮体系)混合后，再用水分散，分散过程中，酮亚胺、酮连氮以一定的速率水解，释放出游离的二元胺或肼与分散的聚合物微粒反应，得到的水性聚氨酯—脲具有良好的性能。
水性聚氨酯制备用原料
1.低聚物多元醇：聚醚二醇、聚酯二醇、聚醚三醇、聚丁二烯二二醇、丙烯酸酯多元醇等
水性聚氨酯胶粘剂制备中常用的低聚物多元醇一般以聚醚二醇、聚酯二醇居多，有时还使用聚醚三醇、低支化度聚酯多元醇、聚碳酸酯二醇等小品种低聚物多元醇。聚醚型聚氨酯低温柔顺性好，耐水性较好，且常用的聚氧化丙烯二醇(PPG)的价格比聚酯二醇低，因此，我国的水性聚氨酯研制开发大多以聚氧化丙
烯二醇为主要低聚物多元醇原料。由聚四氢呋喃醚二醇制得的聚氨酯机械强度及耐水解性均较好，惟其价格较高，限制了它的广泛应用。
聚酯型聚氨酯强度高、粘接力好，但由于聚酯本身的耐水解性能比聚醚差，故采用一般原料制得的聚酯型水性聚氨酯，其贮存稳定期较短。但通过采用耐水解性聚酯多元醇，可以提高水性聚氨酯胶粘剂的耐水解性。国外的聚氨酯乳液胶粘剂及涂料的主流产品是聚酯型的。脂肪族非规整结构聚酯的柔顺性也较好，规整结构的结晶性聚酯二醇制备的单组分聚氨酯乳液胶粘剂，胶层经热活化粘接，初始强度较高。而芳香族聚酯多元醇制成的水性聚氨酯对金属、RET等材料的粘接力高，内聚强度大。
其他低聚物二醇如聚碳酸酯二醇、聚己内酯二醇、聚丁二烯二醇、丙烯酸酯多元醇等，都可用于水性聚氨酯胶粘剂的制备。聚碳酸酯型聚氨酯耐水解、耐候、耐热性好，易结晶，由于价格高，限制了它的广泛应用。
2.异氰酸酯:TDI、MDI、IPDI、HDI等
制备聚氨酯乳液常用的二异氰酸酯有TDI、MDI等芳香族二异氰酸酯，以及TDI、MDI、HDI：MDI等脂肪族、脂环族二异氰酸酯。由脂肪族或脂环族二异氰酸酯制成的聚氨酯，耐水解性比芳香族二异氰酸酯制成的聚氨酯好，因而水性聚氨酯产品的贮存稳定性好。国外高品质的聚酯型水性聚氨酯一般均采用脂肪族或脂环族异氰酸酯原料制成，而我国受原料品种及价格的限制，大多数仅用TDI 为二异氰酸酯原料。
多亚甲基多苯基多异氰酸酯一般用于制备乙烯基聚氨酯乳液和异氰酸酯乳液。
3．扩链剂：1，4—丁二醇、乙二醇、己二醇、乙二胺等
水性聚氨酯制备中常常使用扩链剂，其中可引入离子基团的亲水性扩链剂有多种，除了这类特种扩链剂外，经常还使用1，4—丁二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、己二醇、乙二胺、二亚乙基三胺等扩链剂。由于胺与异氰酸酯的反应活性比水高，可将二胺扩链剂混合于水中或制成酮亚胺，在乳化分散的同时进行扩链反应。
4．水：蒸馏水、离子水
水是水性聚氨酯胶粘剂的主要介质，为了防止自来水中的Ca2+、寸+等杂质对阴离子型水性聚氨酯稳定性的影响，用于制备水性聚氨酯胶粘剂的水一般是蒸馏水或去离子水。除了用作聚氨酯的溶剂或分散介质，水还是重要的反应性原料，合成水性聚氨酯目前以预聚体法为主，在聚氨酯预聚体分散与水的同时，水也参与扩链。由于水或二胺的扩链，实际上大多数水性聚氨酯是聚氨酯—脲乳液(分散液)，聚氨酯—脲比纯聚氨酯有更大的内聚力和粘接力，脲键的耐水性比氨酯键好。
5.亲水性扩链剂：二羟甲基丙酸(DMPA)、二羟基半酯、乙二胺基乙磺酸钠、二亚乙基三胺等
亲水性扩链剂就是熊引入亲水性基团的扩链剂。这类扩链剂是仅在水性聚氨酯制备中使用的特殊原料。这类扩链剂中常常含有羧基、磺酸基团或仲胺基，当其结合到聚氨酯分子中，使聚氨酯链段上带有能被离子化的功能性基团。
6.成盐剂：HCL、醋酸、环氧丙烷
7.溶剂：丙酮、甲乙酮、甲苯等
8.乳化剂：聚氧化乙烯-氧化丙烯共聚物
9.交联剂：环氧树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、多异氰酸酯
10.增稠剂：羧甲基纤维素、羟甲基纤维素等。
水性异氰酸酯胶
1.异氰酸酯乳液
异氰酸酯化合物或含端NC0基预聚体分散于水而形成的分散液称为异氰酸酯乳液。疏水性的多异氰酸酯一般很难乳化于水而形成稳定的乳液。但通过某些方法可使异氰酸酯乳化，形成乳液。
1.可乳化MDl
RobertsonJ．R．等人1983年报道，市场上有一种可乳化的MDI产品，该MDI产品能简单地与水搅拌形成微细颗粒的水性乳液，形成的低粘度乳液具有优秀的机械稳定性，但因为存在的异氰酸酯基团与水缓慢反应，适用期一般只有
2-3 h，不过即使粘度增大到不能使用的程度，NCO的含量仍能保持原有的90％。并且在相当大的MDI乳液浓度范围内适用期变化不大，但当异氰酸酯浓度大于70％时，适用期缩短；升高温度使适用期缩短。几个小时的适用期对大多数应用来说已经足够，但如果需要大量的乳液，则可以通过可乳化MDI与水在静态混合器连续乳化。可乳化MDI产品的出现，提供了把游离异氰酸酯从水介质施加到基材的一种方法。这种异氰酸酯乳液的应用包括：作为木材、织物、混凝土、橡胶等的处理剂和底涂剂，水性胶乳的交联剂，木材胶粘剂，
等等。
用MDI乳液粘接木材，虽然其价格比通常的“三醛树脂”(脲醛、酚醛、三聚氰胺—甲醛)胶粘剂贵，但它具有以下优点：无刺激性甲醛放出；胶粘剂用量可减少到常规量的6％—7％，用量是酚醛树脂的一半左右；压制时间短，相当于酚醛树脂的40％；对木材含水量要求低；可采用水性“三醛树脂”制板设备；板耐
水性好，可降低板密度。
据称，上述可乳化MDI还可与聚醚或聚酯制成预聚体，再与水混合形成乳液，所得异氰酸酯乳液作胶粘剂用。预聚体NCO含量一般控制在10％-20％，低于此范围，则粘度大，乳化困难。含NCO基团的预聚体乳液能形成柔韧的胶膜，并且成本比MDI乳液低。
可乳化MDI的分子结构未透露，估计是MDI经改性而得。例如异氰酸酯经磺化可得到含磺酸基团的异氰酸酯；又如TDI上的甲基经氯化再叔胺化可得含季胺盐基团的异氰酸酯化合物。通过在异氰酸酯上接上亲水性氧化乙烯链节也可得到能分散于水的异氰酸酯化合物。
2.封闭型异氰酸酯
封闭型异氰酸酯化合物或封闭型聚氨酯预聚体乳化于水形成的乳液，从实质上讲也是异氰酸酯乳液，不过，所含的不是游离的异氰酸酯基团，而是保护了的异氰酸酯，当水分挥发后再加热时，异氰酸酯基团再生，参与交联固化。
2.水性乙烯基聚氨酯
在醋酸乙烯乳液、丙烯酸酯乳液、丁苯胶乳等乙烯基聚合物乳液或聚乙烯醇、羧甲基纤维素的水溶液中，将多异氰酸酯(或其预聚体)的有机溶液分散而成的水性胶粘剂，称为水性乙烯基聚氨酯胶粘剂，又称为水性高分子异氰酸酯胶粘剂(APl)、乳液聚合物异氰酸酯(EPl)。
与异氰酸酯乳液的不同之处是，水性乙烯基聚氨酯是在水性高分子(一般是乙烯基树脂)中分散而得。不过，从实质来说，乳液中同样存在异氰酸酯基团。和异氰酸酯乳液一样，未受保护的异氰酸酯基团不能稳定地在水中稳定存在，加入异氰酸酯形成的水性乙烯基聚氨酯胶粘剂有适用期，因为活性的异氰酸酯基团
与水性乙烯基树脂及水缓慢反应，使胶粘剂粘度增大，一般几个小时后就凝胶，失去使用价值。
一般商品水性乙烯基聚氨酯胶粘剂是双组分型胶粘剂，以上述水性乙烯基树脂、填料、或及表面活性剂的混合物为主剂，以聚合MDI等具有2个以上NCO 基团的多异氰酸酯、溶剂或及稳定剂的混合物为交联剂。在使用前，异氰酸酯溶液搅拌分散于主剂中。交联剂中的异氰酸酯基团与水性高分子及木材等基材中所含的活性氢基团反应，可得到牢固的粘接层。
异氰酸酯化合物及其预聚体在水中几乎没有溶解性，但它们能溶于有机溶剂，无需再外加乳化剂，异氰酸酯溶液能在PVA水溶液或乙烯基合成树脂乳液中很好地分散，在水分挥发过程及干燥后，异氰酸酯与水性树脂或水反应，产生耐水、耐热的固化物。
水性乙烯基聚氨酯胶粘剂可在常温下固化，但为了使异氰酸酯基团反应完全，并产生交联键，以提高粘接力和耐水性，最好是热压处理。
日本专利介绍了水性乙烯基聚氨酯胶粘剂的制造方法。
可用于制造水性乙烯基聚氨酯胶粘剂的异氰酸酯有：PAPI、MDI、TDI、TDI—TMP加成物、三苯基甲烷三异氰酸酯、HDI、XDI、H12MDI等多异氰酸酯，以及它们与聚醚或聚酯制成的端NCO基团预聚体。最常用于水性乙烯基聚氨酯胶粘剂的多异氰酸酯是多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)。
光洋公司的乙烯基合成树脂乳液一般均含有PVA，适宜的PVA聚合度范围为300—2500，皂化度80％—100％。PVA的质量百分浓度以5％—20％范围为宜。
原则上，凡是能溶解异氰酸酯化合物或预聚体的溶剂都能用于该胶粘剂，如
水性聚氨酯的分类 由于聚氨酯原料和配方的多样性，水性聚氨酯开发40年左右的时间，人们已研究出许多种制备方法和制备配方。水性聚氨酯品种繁多，可以按多种方法分类。 1．以外观分 水性聚氨酯可分为聚氨酯乳液、聚氨酯分散液、聚氨酯水溶液。实际应用最多的是聚氨酯乳液及分散液，本书中统称为水性聚氨酯或聚氨酯乳液，其外观分类如表5所示。 表5 水性聚氨酯形态分类 2.按使用形式分 水性聚氨酯胶粘剂按使用形式可分为单组分及双组分两类。可直接使用，或无需交联剂即可得到所需使用性能的水性聚氨酯称为单组分水性聚氨酯胶粘剂。若单独使用不能获得所需的性能，必须添加交联剂；或者一般单组分水性聚氨酯添加交联剂后能提高粘接性能，在这些情况中，水性聚氨酯主剂和交联剂二者就组成双组分体系。 3．以亲水性基团的性质分 根据聚氨酯分子侧链或主链上是否含有离子基团，即是否属离子键聚合物(离聚物)，水性聚氨酯可分为阴离子型、阳离子型、非离子型。含阴、阳离子的水性聚氨酯又称为离聚物型水性聚氨酯。 (1)阴离子型水性聚氨酯又可细分为磺酸型、羧酸型，以侧链含离子基团的居多。大多数水性聚氨酯以含羧基扩链剂或含磺酸盐扩链剂引人羧基离子及磺酸离子。 (2)阳离子型水性聚氨酯一般是指主链或侧链上含有铵离子(一般为季铵离子)或锍离子的水性聚氨酯，绝大多数情况是季铵阳离子。而主链含铵离子的水性聚氨酯的制备一般以采用含叔胺基团扩链剂为主，叔胺以及仲胺经酸或烷基化试剂的作用，形成亲水的铵离子。还可通过含氨基的聚氨酯与环氧氯丙烷及酸反应而形成铵离子。 (3)非离子型水性聚氨酯，即分子中不含离子基团的水性聚氨酯。非离子型水性聚氨酯的制备方法有：①普通聚氨酯预聚体或聚氨酯有机溶液在乳化剂存在下进行高剪切力强制乳化；②制成分子中含有非离子型亲水性链段或亲水性基团，亲水性链段一般是中低分子量聚氧化乙烯，亲水性基团一般是羟甲基。 (4)混合型聚氨酯树脂分子结构中同时具有离于型及非离子型亲水基团或链段。 4．以聚氨酯原料分 按主要低聚物多元醇类型可分为聚醚型、聚酯型及聚烯烃型等，分别指采用聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚丁二烯二醇等作为低聚物多元醇而制成的水性聚氨酯。还有聚醚-聚酯、聚醚—聚丁二烯等混合以聚氨酯的异氰酸酯原料分，可分为芳香族异氰酸酯型、脂肪族异氰酸酯型、脂环族异氰酸酯型。按具体原料还可细分，如TDI型、HDI型，等等。 5．按聚氨酯树脂的整体结构划分 (1)按原料及结构可分为聚氨酯乳液、乙烯基聚氨酯乳液、多异氰酸酯乳液、封闭型聚氨酯
水性聚氨酯胶解析(一) 2009-11-21 23:08 水性聚氨酯胶解析 水性聚氨酯胶的发展概况 水性聚氨酯胶粘剂是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂，有人也称水性聚氨酯为水系聚氨酯或水基聚氨酯。依其外观和粒径，将水性聚氨酯分为三类：聚氨酯水溶液(粒径<0.001um，外观透明)、聚氨酯分散液(粒径0.001-0.1 um，外观半透明)、聚氨酯乳液(粒径>0.1 ，外观白浊)。但习惯上后两类在有关文献资料中又统称为聚氨酯乳液或聚氨酯分散液，区分并不严格。实际应用中，水性聚氨酯以聚氨酯乳液或分散液居多，水溶液少。 由于聚氨酯类胶粘剂具有软硬度等性能可调节性好以及耐低温、柔韧性好、粘接强度大等优点，用途越来越广。目前聚氨酯胶粘剂以溶剂型为主。有机溶剂易燃易爆、易挥发、气味大、使用时造成空气污染，具有或多或少的毒性。近10多年来，保护地球环境舆论压力与日俱增，一些发达国家制订了消防法规及溶剂法规，这些因素促使世界各国聚氨酯材料研究人员花费相当大的精力进行水性聚氨酯胶粘剂的开发。 水性聚氨酯以水为基本介质，具有不燃、气味小、不污染环境、节能、操作加工方便等优点，已受到人们的重视。 聚氨酯从30年代开始发展，而在50年代就有少量水性聚氨酯的研究，如1953年Du Pont公司的研究人员将端异氰酸酯基团聚氨酯预聚体的甲苯溶液分散于水，用二元胺扩链，合成了聚氨酯乳液。当时，聚氨酯材料科学刚刚起步，水性聚氨酯还未受到重视，到了六、七十年代，对水性聚氨酯的研究开发才开始
迅速发展，1967年首次出现于美国市场，1972年已能大批量生产。70-80年代，美、德、日等国的一些水性聚氨酯产品已从试制阶段发展为实际生产和应用，一些公司有多种牌号的水性聚氨酯产品供应，如德国Bayer公司的磺酸型阴离子聚氨酯乳液ImPranil和Dispercoll KA等系列、Hoechst公司的Acrym系列、美国Wyandotte化学公司的X及E等系列，日本大日本油墨公司的Hydran HW 及AP系列、日本公司的聚氨酯乳液CVC36及水性乙烯基聚氨酯胶粘剂CU系列、日本光洋产业公司的水性乙烯基聚氨酯胶粘剂KR系列等等。 在水性类胶粘剂中，我国目前仍以聚丙烯酸酯类乳液胶、聚乙烯醋酸乙烯类乳液胶、水性三醛树脂等胶粘剂为主。有柔韧性好等特点，有较大的发展前途。水性聚氨酯胶粘剂的性能特点 1.与溶剂型聚氨酯胶粘剂相比，水性聚氨酯胶粘剂除了上述的无溶剂臭味、无污染等优点外，还具有下述特点。 (1)大多数水性聚氨酯胶粘剂中不含NCO基团，因而主要是靠分子内极性基团产生内聚力和粘附力进行固化。而溶剂型或无溶剂单组分及双组分聚氨酯胶粘剂可充分利用NCO的反应、在粘接固化过程中增强粘接性能。水性聚氨酯中含有羧基、羟基等基团，适宜条件下可参与反应，使胶粘剂产生交联。 (2)除了外加的高分子增稠剂外，影响水性聚氨酯粘度的重要因素还有离子电荷、核壳结构、乳液粒径等。?聚合物分子上的离子及反离子(指溶液中的与聚氨酯主链、侧链中所含的离子基团极性相反的自由离子)越多，粘度越大；而固体含量(浓度)、聚氨酯树脂的分子量、交联剂等因素对水性聚氨酯粘度的影响并不明显，这有利于聚氨酯的高分子量化，以提高胶粘剂的内聚强度。与之相比，溶剂型聚氨酯胶粘剂的粘度的主要影响因素有聚氨酯的分子量、支化度、胶的浓
1.什么是气硬性胶凝材料？主要有哪些？各有何特点？ 答：非水硬性胶凝材料的一种。只能在空气中硬化，也只能在空气中保持和发展其强度的称气硬性胶凝材料，如石灰、石膏、 菱苫土和水玻璃等；气硬性胶凝材料一般只适用于干燥环境 中，而不宜用于潮湿环境，更不可用于水中。 石灰：保水性，可塑性好；凝结硬化慢，强度低；耐水性差；干燥收缩大。 石膏：凝结硬化时间段；凝结硬化时体积微膨胀；空隙率大，体积密度小；保温性和吸声性好；强度较低；具有一定的调湿性； 防火性好，耐水性差；耐水性，抗渗性，抗冻性差。 水玻璃：粘结性强，强度较高；耐酸性好，耐热性好；耐碱性，耐水性差。 2.什么是硅酸盐水泥？评定水泥质量的主要指标有哪些？ 答：由硅酸盐水泥熟料、0%-5%石灰石或粒化高炉炉渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。硅酸盐水泥熟料的主要成分 为硅酸三钙3CaO·SiO2，硅酸二钙2CaO·SiO2，铝酸三钙 3CaO·Al2O3和铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3。 主要指标：质量比为1:3的水泥和标准砂，用0.5的水灰比拌合后，按规定的方法制成胶砂试件，在标准温度的水中护养，测3d 和28d的试件抗折和抗压强度，划分强度等级。
3.什么是新型建筑材料？如何进行分类？ 答：新型建筑材料是区别于传统的砖瓦、灰砂石等建材的建筑材料新品种，包括的品种和门类很多。从功能上分，有墙体材 料、装饰材料、门窗材料、保温材料、防水材料、粘结和密 封材料，以及与其配套的各种五金件、塑料件及各种辅助材 料等。从材质上分，不但有天然材料，还有化学材料、金属 材料、非金属材料等等。 分类：（1）按用途分类 （2）按建筑各部分使用建筑材料的状况分类 （3）按原材料分类 4.根据外观形态，防水材料有哪些？各有何特点？ 答：防水卷材、防水涂料、密封材料和刚性防水材料等。 防水卷材：克服了传统沥青防水卷材温度稳定性差、延伸率低的缺点，具有高温不流淌、低温不脆裂、拉伸强度高、延 伸率较大等优异性能。 刚性防水材料：兼防水和承重两种功能；成本低廉；施工方便； 易于补休；耐久性好。 5.谈谈你对未来建筑材料发展方向的看法？ 答：（1）具有多功能多样性和综合性的建筑材料； （2）绿色健康建筑材料；
水性聚氨酯发展概况 水性聚氨酯胶粘剂是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂，有人也称水性聚氨酯为水系聚氨酯或水基聚氨酯。依其外观和粒径，将水性聚氨酯分为三类：聚氨酯水溶液(粒径< 0.001um，外观透明)、聚氨酯分散液(粒径0.001-0.1 um，外观半透明)、聚氨酯乳液(粒径>0. 1 ，外观白浊)。但习惯上后两类在有关文献资料中又统称为聚氨酯乳液或聚氨酯分散液，区分并不严格。实际应用中，水性聚氨酯以聚氨酯乳液或分散液居多，水溶液少。由于聚氨酯类胶粘剂具有软硬度等性能可调节性好以及耐低温、柔韧性好、粘接强度大等优点，用途越来越广。目前聚氨酯胶粘剂以溶剂型为主。有机溶剂易燃易爆、易挥发、气味大、使用时造成空气污染，具有或多或少的毒性。近10多年来，保护地球环境舆论压力与日俱增，一些发达国家制订了消防法规及溶剂法规，这些因素促使世界各国聚氨酯材料研究人员花费相当大的精力进行水性聚氨酯胶粘剂的开发。水性聚氨酯以水为基本介质，具有不燃、气味小、不污染环境、节能、操作加工方便等优点，已受到人们的重视。聚氨酯从30年代开始发展，而在50年代就有少量水性聚氨酯的研究，如1953年Du Pont公司的研究人员将端异氰酸酯基团聚氨酯预聚体的甲苯溶液分散于水，用二元胺扩链，合成了聚氨酯乳液。当时，聚氨酯材料科学刚刚起步，水性聚氨酯还未受到重视，到了六、七十年代，对水性聚氨酯的研究开发才开始迅速发展，1967年首次出现于美国市场，1972年已能大批量生产。7 0-80年代，美、德、日等国的一些水性聚氨酯产品已从试制阶段发展为实际生产和应用，一些公司有多种牌号的水性聚氨酯产品供应，如德国Bayer公司的磺酸型阴离子聚氨酯乳液ImPranil和Dispercoll KA等系列、Hoechst公司的Acrym系列、美国Wyandotte化学公司的X及E等系列，日本大日本油墨公司的Hydran HW及AP系列、日本公司的聚氨酯乳液C VC36及水性乙烯基聚氨酯胶粘剂CU系列、日本光洋产业公司的水性乙烯基聚氨酯胶粘剂KR系列等等。在水性类胶粘剂中，我国目前仍以聚丙烯酸酯类乳液胶、聚乙烯醋酸乙烯类乳液胶、水性三醛树脂等胶粘剂为主。有柔韧性好等特点，有较大的发展前途。水性聚氨酯的分类由于聚氨酯原料和配方的多样性，水性聚氨酯开发40年左右的时间，人们已研究出许多种制备方法和制备配方。水性聚氨酯品种繁多，可以按多种方法分类。1．以外观分水性聚氨酯可分为聚氨酯乳液、聚氨酯分散液、聚氨酯水溶液。实际应用最多的是聚氨酯乳液及分散液，本书中统称为水性聚氨酯或聚氨酯乳液，其外观分类如表5所示。表5 水性聚氨酯形态分类 -----------------------------------------------------名称水溶液分散液乳液状态溶解—胶体分散分散外观透 明半透明乳白白浊粒径，um ＜0.001 100-1000 0.001-0.1分子量数千－20万＞0.1 ＞5000------------------------------------------------------ 2.按使用形式分水性聚氨酯胶粘剂按使用形式可分为单组分及双组分两类。可直接使用，或无需交
双组分水性聚氨酯胶黏剂的合成及表征 郑延清1*，邹友思 2 (1.闽江学院化学与化学工程系，福建福州350108； 2.厦门大学材料学院，福建厦门361005) 摘要：以聚酯二元醇、甲苯二异氰酸酯（TDI）、二羟甲基丙酸（DMPA）、1,4-丁二 醇（BDO）和三羟甲基丙烷（TMP）等为原料合成了双组分水性聚氨酯的多元醇组 分作为A组分。考虑到溶解性，反应活性，工业成本等因素，本文从小分子二元醇（如乙二醇，丙二醇，丁二醇，一缩乙二醇等），小分子三元醇（甘油），小分子四 元醇（季戊四醇），聚乙二醇（相对分子质量从200到2000），聚丙二醇（相对分子 质量从300到2000）等数十种醇类化合物中，反复试验，再三筛选，最后确定以聚 乙二醇-800和六亚甲基二异氰酸酯（HDI）三聚体为原料合成了亲水性多异氰酸酯 固化剂作为B组分。将A、B组分混合配制，得到了双组分水性聚氨酯胶黏剂。通 过红外光谱（FT-IR）、核磁共振（NMR）、粘度、吸水率、粘接强度、离心稳定性等 性能测试，分别对A、B组分合成的关键步骤及影响产物性能的各种因素进行了探讨。结果表明，当DMPA、BDO、TMP的质量分数分别为6%、4%、3%时，多元醇 组分的外观、稳定性、粘接强度等性能较好；选择聚乙二醇作为亲水组分对HDI三 聚体进行改性，且当其添加的质量分数为11%及以上时，制备出的多异氰酸酯固化 剂组分具有较好的水分散性。 关键词：水性聚氨酯；胶黏剂；多元醇组分；固化剂；粘接强度 中途分类号：O 631 文章标志码：A 文章标号： 聚氨酯胶黏剂具有独特的软硬段结构，这种化学结构决定了它具有耐低温、耐磨、耐脆化、拉伸强度高、韧性、弹性好等优点[1-4]。传统的溶剂型聚氨酯胶黏剂以二甲基甲酰胺、甲苯、二甲苯等溶剂为分散介质，这些溶剂易燃易爆，挥发性和毒性较大，污染环境，危害操作者的身体健康。近年来，随着保护环境的舆论压力和人们的环保意识不断增强，一些发达国家制定了限制挥发性有机物（VOC）的法律法规，这些因素促进了*通信作者：yanqingz2115@https://www.doczj.com/doc/2016283778.html,
项目二气硬性胶凝材料的应用技术 一、填空题 1、所谓气硬性胶凝材料，是指只能在空气中硬化并保持或继续提高其强度的胶凝材料。 2、石灰的特性有：可塑性__好__、硬化速度___缓慢__、硬化时体积_收缩___和耐水性_差__等。 3、建筑石膏具有以下特性：凝结硬化____快___、孔隙率___大_____、强度_____低___凝结硬化时体积__膨胀______、防火性能___好_____等。 一、名词解释 1、石灰的陈伏：将熟化后的石灰防入储灰池中，上面加上一层水，保持7天以上，这个过程叫做石灰的陈伏。 三、单选题 1、建筑石膏（ C ）特点，使它适宜制作建筑艺术配件，建筑装饰件等。 A：凝结硬化快 B：可装饰性 C：硬化后体积微膨胀 2、砌筑砂浆中掺石灰是为了（ C ）。 A：提高砂浆强度 B：提高砂浆粘结力 C：改善砂浆和易性 3、生产水泥时，熟料中掺一定量石膏是为了（ C ）。 A：加速硬化 B：提高强度 C：调节凝结时间 四、简答题 1、气硬性胶凝材料与水硬性胶凝材料有何区别？需上网查资料 答：气硬性胶凝材料是指只能在空气中凝结硬化，保持并发展其强度，耐水性差，只能用于干燥空气中；水硬性胶凝材料是指不仅可以在空气中凝结硬化，而且可以在水中更好的凝结硬化，保持并发展其强度，耐水性强，可以用于水中。 2、石灰的特性有哪些？ 答：1）保水性、可塑性好；2）硬化慢、强度低；3）干燥收缩大；4）耐水性差；5）吸湿性强 3、石膏的特性有哪些？ 答：1）孔隙率大，强度较低；2）硬化后体积微膨胀；3）防火性好；4）凝结硬化快；5）耐水性差；6）可装饰性 建筑材料课题团队欢迎指导
1.国外研究进展 国外对聚氨酯的研究较早。 20 世纪 40 年代,德国的拜耳就建成了聚氨酯试验车间, 美国、英国于20 世纪 5 0 年代相继开始了工业化, 20 世纪 60 年代杜邦公司首次工业化生产了水性聚氨酯, 20 世纪 70年代以来德国对水性聚氨酯进行了大量的研究工作, 对自乳化稳定机理及相转变过程进行了描述与解释。 20 世纪 80 年代后 , 美国、日本、荷兰等国家开始生产和应用聚氨酯。由于合成技术的发展和性能的不断改进, 使水性聚氨酯进入飞速发展 阶段, 涉及的领域涵盖皮革、纸张、纺织、涂料、胶黏剂等。进 入 21 世纪后, 聚氨酯的应用领域不断拓宽, 特别是世界范围内日 益高涨的环保要求, 更加快了水性聚氨酯工业的发展步伐。经过几十年的发展, 聚氨酯产品在汽车涂料、胶黏剂等领域已接近或达到溶剂型产品水平, 原料生产实现了规模化, 异氰酸酯、聚醚多元醇等聚氨酯基本原料的先进生产技术只掌握在少数几家跨国公司( 如BASF, Bayer, H untsman,DuPONT 等)手中,他们在世界各地建立了特大规模(10万t/a以上)的生产装置,这对中国规模较小、技术相对落后的原料企业的发展构成了一定威胁。国外水性聚氨酯胶黏剂的发展速度明显快于其他胶黏剂产品 , 且品种多、产量大。例如 : 拜耳公司U53 , U 54 等系列产品; 日本大日本油墨公司的H ydr an H W 及 AP 系列; 日本公司的聚氨酯乳液CV C36 及水性乙烯基聚氨酯胶黏剂 CU 系列等 [ 5] 。这些胶黏剂一般都具有较好的初黏性、耐水性、耐温性。近年来环境保护的压力迫使一些
气硬性胶凝材料习题（二） 一. 名词解释 1. 生石灰 2. 消石灰 3. 钙质石灰 4 镁质石灰 5. 欠火石灰 6. 过火石灰 7. 石灰消化 8. 石灰陈伏 9. 石灰乳 10. 石灰土 11. 三合土 12. 菱苦土 13. 水玻璃 14. 水玻璃模数 二. 判断题(对的划√，不对的划×) 1. 生石灰熟化时，石灰浆流入储灰池中需要“陈伏”两周以上。其主要目的 是为了制得和易性很好的石灰膏，以保证施工质量。 ( ) 2. 生石灰在空气中受潮消解为消石灰，并不影响使用。 ( ) 3. 石灰浆体在空气中的碳化反应方程式是 Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O ( ) 4. 水玻璃硬化后耐水性好，因此可以涂刷在石膏制品的表面，以提高石膏 制品的耐久性。 ( ) 5. 水玻璃的模数n值越大，则其在水中的溶解度越大。 ( ) 6. 石灰陈伏是为了降低石灰熟化时的发热量。 ( ) 7. 石灰的干燥收缩值大，这是石灰不宜单独生产石灰制品和构件的主要原 因。 （ ） 8. 在空气中贮存过久的生石灰，可以照常使用。 ( ) 9. 石灰是气硬性胶凝材料，所以由熟石灰配制的灰土和三合土均不能用于 受潮的工程中。 ( ) 10．石灰可以在潮湿的环境中使用。 ( ) 11．石灰可以在水中使用。 ( ) ( ) 三. 填空题 1. 石灰熟化时释放出大量 ，体积发生显著 ，石灰硬化时放出大量 ，体积产生明显 。 2. 当石灰已经硬化后，其中的过火石灰才开始熟化．体积 ，引起
。 3. 消除墙上石灰砂浆抹面的爆裂现象，可采取 的措施。 4. 水玻璃的模数n 值越大，其溶于水的温度越 ，粘结力。常用的水玻璃的模数n= 。 5. 写出下列分子式的建筑材料名称： (1) Ca(OH)2 (2) CaSO4·2 1H 2O (3) CaC03 (4 ) Na 2O·nSiO 2 (5) Na 2SiF6(6) MgO 。6. 消除墙上石灰砂浆抹面的爆裂现象，可采取 的措施。 7. 菱苦土不用加水搅拌，通常是用 来搅拌，其作用是。 8. 水玻璃的模数n 越大，其溶于水的温度越 ，粘结力。常用水玻璃的模数n ＝ 。9． 石灰的凝结硬化过程中体积 ，石膏凝结硬化过程中体积。 四. 单项选择题 1. 石灰在消解(熟化)过程中( )。 A 、体积明显缩小 B 、放出大量热量 C 、体积膨胀 D 、与Ca(OH)2作用形成CaCO 3 2. ( )浆体在凝结硬化过程中，其体积发生微小膨胀。 A 、石灰 B 、石膏 C 、菱苦土 D 、水玻璃 3. 为了保持石灰的质量，应使石灰储存在( )。 A 、潮湿的空气中 B 、干燥的环境中 C 、水中 D 、蒸汽的环境中 4. 为了加速水玻璃的硬化，加入( )作促硬剂。 A 、NaOH B 、NaF C 、Na 2SiF 6 D 、Ca(OH)2 D 、3CaO·A1203·3CaS04·31H 2O 5. ( )浆体在凝结硬化过程中，其体积发生微小膨胀。 A 、石灰 B 、石膏 C 、菱苦土 D 、水玻璃。
水性聚氨酯胶黏剂发展概况 2009-12-30 15:56:35 摘要:简述可水分散性多异氰酸酯胶黏剂、乙烯基聚氨酯水性胶黏剂和水分散性聚氨酯(PUD)胶黏剂等水性聚氨酯胶黏剂国内外应用和技术发展状况，对我国水性聚氨酯胶黏剂的发展提出初步看法和建议。 关键词:聚氨酯；水分散液；水性胶黏剂；应用 聚氨酯胶黏剂因其主体树脂中含有大量极性基团和活性反应基团，可对多种基材(如金属、塑料、木材、织物、玻璃等)有良好的粘接性；其合成原料和助剂种类繁多，所制得的树脂组成、结构和胶黏剂配方变化范围大，相应地其性能变化范围也大，胶膜可从热塑性到热固性，从柔软的弹性体到坚硬的塑料，能满足不同基材粘接和使用条件的要求。特别是聚氨酯胶黏剂还有一些特殊的优点，如极好的耐寒性、耐油性、耐磨性、韧性等，因此国内外发展很快，已大量应用于制鞋、复合包装、织物复合、人造板、木材加工、建筑、汽车、航空、航天以及广泛的通用粘接。世界聚氨酯胶黏剂产量1998年约31万t(100%固含量计)，到2005年估计60万t以上，平均年增长率11%[1]。聚氨酯胶黏剂包括多异氰酸酯溶液胶，热塑性聚氨酯溶液胶，反应型单、双组分聚氨酯溶液胶，无溶剂型聚氨酯液体胶，水分散型、热熔型和反应热熔型聚氨酯胶等。目前，聚氨酯胶黏剂主要应用的是热塑性聚氨酯溶液胶和反应型单、双组分聚氨酯溶液胶。例如，鞋用聚氨酯胶黏剂主要为1 5% 左右固含量热塑性聚氨酯溶液胶(或者配以少量多异氰酸酯溶液作固化剂)，软包装复合塑料薄膜用 30%左右固含量的双组分聚氨酯溶液胶，在许多其他应用领域如磁带、干法人造革/合成革粘接层，塑胶跑道橡胶颗粒粘接层，以及大量的通用粘接等全采用溶液型聚氨酯胶黏剂。 有机溶剂型聚氨酯胶黏剂生产和应用中会产生严重的安全卫生和环保问题，有机溶剂的着火、爆炸、毒性需要增加生产和应用工艺中的安全防护措施，同时必须采取回收装置防止VOC向环境的散发等。现在世界各国都在加强环境保护和工业卫生立法，限制有机溶剂用量形势越来越严峻，如欧洲对胶黏剂的VOC限量即将规定到35g/L，美国食品和药物管理局(FDA)、欧盟的EU901/128以及德国 BgVV都明确提出用于食品药品包装的胶黏剂等，只要含非规定的化学品一律禁止使用；因此发达国家使用的溶剂胶黏剂复合包装已从10年前的80%降到目前的30%[2]；向欧、美等国家出口的高档旅游鞋(耐克，阿迪达斯，锐步等)均不准使用溶剂型胶黏剂。因此，聚氨酯胶黏剂的非有机溶剂化是世界各国努力的方向。 聚氨酯胶黏剂的非有机溶剂化有3个途径：水性化，热熔化和100%液体化。在这3个途径中，以水作溶剂代替有机溶剂的水性化由于应用工艺和条件与原溶剂型胶黏剂差别不大，有独特的优点，现在已得到迅速发展。本文主要概述水性聚氨酯胶黏剂近年来的技术和应用状况。 1水性聚氨酯胶黏剂分类 按照较成熟的应用形态区分，水性聚氨酯胶黏剂目前可分为3类：(1)可水分散性多异氰酸酯胶黏剂，其主要成分为含亲水基团、可自动分散于水的多异氰酸酯；其主要用于人造板制造和其他类型水性聚氨酯胶黏剂的固化剂；(2)乙烯基聚氨酯水性胶黏剂，其是乙烯基水性高分子乳液-多异氰酸酯双组分胶黏剂，主要用于木材粘接；(3)水分散性聚氨酯(PUD)胶黏剂，PUD胶黏剂是高相对分子质量聚氨酯树脂溶于或分散于水中
精密机械设计基础论文 航天学院 控制科学与工程系 1104103班 张天琦 1110410310号
胶接技术在建筑领域的应用 摘要：胶接是利用在联接面上产生的机械结合力、物理吸附力和化学键合力而使两个胶接件起来的工艺方法。胶接工艺简便，不需要复杂的工艺设备，在各个领域都要很重要的应用。本文从胶接技术的历史出发，介绍了胶接技术的应用和特点，然后重点介绍胶接技术在建筑领域的应用，从实例出发，列举了各类胶黏剂的具体应用。 一．历史 中国早在战国时期就已经开始应用胶接技术。《周礼》中有用动物皮角熬制胶粘剂的记载，在许多出土文物中也发现有胶接的痕迹。至20世纪初，人类应用的胶粘剂只限于皮胶、骨胶、淀粉胶、松脂胶等天然产物。由于天然胶粘剂胶接低、耐热、耐水、耐老化性能差，不能满足现代工业技术的要求。30年代出现了以合成高分子化合物(合成树脂、合成橡胶)为基料的合成胶粘剂,胶接性能大大提高。第二次世界大战期间,英国首先在战斗机上采用了金属胶接结构。1955～1956年第一座跨度约为56米的全胶接钢结构的步行桥在联邦德国建成。60年代初期，中国制造了全胶接金属旋翼的直升机。胶接技术在航天、、、机电等部门的应用越来越广泛。 二．胶接技术的应用与特点 独特的胶粘技术，具有非凡的功能，它能实现多重目的。它与传统的铆接、焊接、螺接、键接等诸多连接方式相比，具有许多突出的优点。在未来机械设备制造及其相关产业中的结构连接中，胶粘无疑是最有发展与应用的连接方式。可以概括为以下若干特点： 1) 可以连接材质、形状、厚度、大小、尺寸、相同或不同的各种材料，特别适 宜连接异质、薄壁、复杂、微小、硬脆或热敏制件。 2) 它不削弱结构并避免了因铆钉孔、螺钉孔和焊点周围的热应力集中所引起的 疲劳龟裂。 3) 胶接没有焊接所引起的变形翘曲，金相组织改变，硬度降低，残余应力或热 冲击，涂层破坏等不足。 4) 胶接的面积大，应力分布均匀，可避免局部应力集中，从而延长使用寿命。 5) 可大大简化工艺，它不要求那么高的加工精度，对复杂件可以分开加工，再 胶粘组装，减少焊接后的处理。 6) 胶接的强度较高，具有相同面积的接头，胶接比铆接和焊接剪切强度可提高
水性聚氨酯胶粘剂的制备方法 随着科学技术的进步，以及环保相关法律法规的要求趋严，环境友好型胶粘剂的研发日益受重视。环境友好型胶粘剂除了要求对材料的粘接具有牢固性、持久性和柔软性之外，还必须要具环保性，并对不同材质具兼容性，以确保成品的质量。 水性聚氨酯胶粘剂与无溶剂型聚氨酯胶粘剂为环境友好型胶粘剂最主要的两种类型，此外，环境友好型胶粘剂还包括乳状/分散胶粘剂、反应型胶粘剂以及天然聚合体胶粘剂等类型。 无溶剂型聚氨酯胶粘剂一般称作热熔型聚氨酯胶粘剂，其100%由热塑性树脂组成，不含任何水分或溶剂，在熔融状态下可以流动，并在冷却后具有粘结性能，可方便用于自动化生产过程，生产效率高，而且不产生任何环境污染，不对人类造成毒害。 由于普通接触型热熔胶对被粘材质表面浸润性差，已被证实不能普遍适用于外底的粘合，因此，人们开始对反应型热熔胶粘剂进行开发研究，经过近几年的努力，现在已开发出低粘度且在适宜温度条件下能够应用的产品。反应型热熔胶借助水份或热作用进行交联，从而达到较好的粘合强度。使用无溶剂反应型聚氨酯热熔胶要配套专门涂胶设备，且操作工艺条件较严格，因此，推广应用有一定的难度。 水性聚氨酯胶粘剂不含异氰酸酯基团，而含有羧基、羟基等基团，在适宜条件下，例如在水性异氰酸酯存在时，可使胶粘剂的分子产生交联反应。大多数水性聚氨酯胶粘剂是靠分子内极性基团产生的内聚力和粘附力进行固化的。水性聚氨酯具有极性基团，如氨酯键、脲键以及离子键等，因此，对许多合成材料，尤其是极性材料、多孔性材料均具有良好的粘接性。 与溶剂型聚氨酯胶粘剂相比，水性聚氨酯胶粘剂没有溶剂臭味、无毒、无污染，且具有操作方便、残胶易清理、固体含量高以及贮运安全方便等优点，但水性聚氨酯胶粘剂的干燥时间较长，干燥温度较高，且干燥工艺条件的要求也极为严格，以保证水份能够挥发彻底。水性聚氨酯胶粘剂对基材的润湿能力差，且胶粘剂中的水溶性高分子增稠剂会使其耐水性降低，此外，目前尚未开发出配套使用的水性表面处理剂（处于实验室研究阶段），仍需使用溶剂型表面处理剂，因
第二章气硬性胶凝材料 一、填空题 1.胶凝材料按照化学成分分为（有机胶凝材料）和（无机胶凝材料）两类。无机胶凝材料按照硬化条件不同分为（气硬性胶凝材料）和（水硬性胶凝材料）两类。 2.建筑石膏的化学成分是（β-2CaSO4.H2O），高强石膏的化学成分为（α-2CaSO4.H2O），生石膏的化学成分为（CaSO4.2H2O）。 3. 生石灰的熟化是指（CaO+H2O=Ca(OH)2）。熟化过程的特点：一是（体积剧烈膨胀），二是（放出大量热）。 4. 生石灰按照煅烧程度不同可分为（欠火石灰）、（过火石灰）和（正火石灰）；按照MgO含量不同分为（钙质石灰）和（镁质石灰）。 5. 石灰浆体的硬化过程，包含了（干燥）、（结晶）和（碳化）三个交错进行的过程。 6. 建筑生石灰、建筑生石灰粉和建筑消石灰粉的主要活性指标是指（CaO+MgO）的含量。 7. 水玻璃的特性是（粘结力强）、（耐酸性好）和（耐热性高）。 8. 水玻璃的凝结硬化较慢，为了加速硬化，需要加入（氟硅酸钠）作为促硬剂，适宜掺量为（12％～15％）。 二、简述题 1.简述气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料的区别。 答：气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，并保持、发展强度； 水硬性胶凝材料既能在空气中硬化，又能更好地在水中硬化，保持并发展其强度。 2.建筑石膏与高强石膏的性能有何不同？ 答：建筑石膏晶体较细，调制成一定稠度的浆体时，需水量较大，因而强度较低； 高强石膏晶粒粗大，比表面积小，需水量少，硬化后密实度大，强度高。 3.建筑石膏的特性如何？用途如何？
答：建筑石膏的特性：表观密度小、强度较低；凝结硬化快；孔隙率大、热导率小；凝固时体积微膨胀；吸湿性强、耐水性差；防火性好。 建筑石膏主要用于室内抹灰及粉刷，制作石膏板等。 4.生石灰在熟化时为什么需要陈伏两周以上？为什么在陈伏时需在熟石灰表面保留一层水？答：因为生石灰中含有一定量的过火石灰，过火石灰的结构致密，熟化极慢，当这种未充分熟化的石灰抹灰后，会吸收空气中的水分继续熟化，体积膨胀，致使墙面隆起、开裂，严重影响施工质量，为了消除这种危害，因此需要陈伏两周以上。 陈伏时表面保留一层水可防止石灰碳化。 5.石灰的用途如何？在储存和保管时需要注意哪些方面？ 答：用途：配制石灰砂浆和石灰乳；配制灰土和三合土；制作碳化石灰板；制作硅酸盐制品； 配制无熟料水泥；作为干燥剂；作为静态破碎剂。 储存生石灰要注意防水防潮，而且不宜久存，最好运到后即熟化为石灰浆，变储存期为陈伏期。另外要注意安全，将生石灰与可燃物分开保管，以免引起火灾。 6.水玻璃的用途如何？ 答：用途主要有：涂刷或浸渍材料；加固地基；修补裂缝、堵漏；配制耐酸砂浆和耐酸混凝土；配制耐热砂浆和耐热混凝土等。
聚氨酯胶粘剂的应用研究 刘晓旺 （天津科技大学材料科学与化学工程学院，天津 300457) 摘要：：简述了聚氨酯胶粘剂的发展状况、粘结特性，以及其存在的不足之处和相应的改性研究。对其在包装业、建筑业、汽车制造、木材粘结、书籍装订、印刷业等方面的应用进行了详细介绍。指出新型高性能、可生物降解的环保聚氨酯胶粘剂是今后研究的重要方向。 关键词：聚氨酯；胶粘剂；应用 Abstract：The development of polyurethane adhesive and its properties were introduced．The disadvantages of polyurethane adhesive and its improvement research were also reviewed．Th e polyurethane adhesive can be widely used in packaging，construction business，automobile，printing and others fields．It was suggested that farther study should be focused on the high performance，biodegradable，environmental friendly polyurethane adhesive． Key words：polyurethane；adhesive；application 聚氨酯胶粘剂(Polyurethane Adhesive)是指在分子链中含有氨基甲酸酯基团(一NHCO0一)或异氰酸酯基(一NCO)的胶粘剂[1]。其具有胶膜坚韧，耐冲击，挠曲性好，剥离强度高，有很好的耐超低温性，耐油和耐磨性等特点[2]。作为一种环保型胶粘剂[3]，已进入工业、农业、交通、医学、国防和日常生活各个领域，在国民经济中发挥愈来愈大的作用。聚氨酯胶粘剂由于性能优越,在国民经济中得到广泛应用，是八大合成胶粘剂的重要品种之一。近年来,在国内外成为发展最快的胶粘剂[4]。 1. 国内聚氨酯胶粘剂发展概况 我国聚氨酯胶粘剂起步于20世纪60年代，目前我国聚氨酯胶粘剂的生产企业约有400多家，其中约有20多家规模较大的企业分布在广东、福建、浙江等东南沿海地区。据聚氨酯行业协会统计，我国大陆胶粘剂2004年总销售量约379万吨，反应型聚氨酯胶粘剂(包括密封胶)约为20.5万吨，分别比上年增加13.1%和13.9%[5]。我国聚氨酯胶粘剂的用量虽有相当规模，人均消费却比国外少得多，
2无机胶凝材料 教学内容： 本章主要介绍了石灰、石膏和水玻璃等气硬性胶凝材料的特性、技术性质要求和应用。教学目的: 1.了解石灰、石膏、水玻璃的消化和硬化、生产工艺，硬化机理； 2.掌握石灰、石膏、水玻璃的性质、技术标准及应用； 3.材料的组成、结构与材料的性质、适用范围的关系。 教学重点： 石灰、石膏、水玻璃的技术性质及特性、应用。 教学难点： 石灰、石膏凝结与硬化的不同之处。 教学方法： 对于胶凝材料分为水硬性和气硬性概念应讲解清楚，石灰、石膏、水玻璃是典型气硬性胶凝材料，通过讲解石灰、石膏的生产、矿物组成、水化凝结硬化过程中，着重说明石灰、石膏水化产物特点，明确性能与水化物之间的本质联系；理解学习材料的方法与思路。 参考资料： 1.土木工程材料》湖南大学等中国建筑工业出版社出版 2.《建筑工程材料》湖南、同济大学联合编写中国建筑出版社出版 作业布置： 1.P17、2、3、4、5 2.补充作业：1、2、3 教学过程设计： 2.1-胶凝材料概念和分类 在建筑工程中，将散粒材料（如砂子、石子）或块状材料（如砖或石块）粘合为一个整体的材料，统称为胶凝材料。 胶凝材料可分为有机胶凝材料和无机胶凝材料。 有机胶凝材料又分为沥青类、天然树脂类、合成树脂类；无机胶凝材料又分为气硬性胶凝材料（如石膏、石灰、水玻璃、菱苦土）、水硬性胶凝材料（如硅酸盐水泥、铝酸盐水泥及其他水泥） 2.2 石灰 1石灰的生产工艺概述 2.石灰的消化和硬化 (1)石灰的消化 石灰的熟化：生石灰（CaO）加水生成氢氧化钙的过程，称为石灰的熟化或消解过程。 生石灰中常含有过火石灰，过火石灰表面有一层深褐色熔融物，熟化很慢，当石灰已经硬化后，其中过火颗粒才开始熟化，体积膨胀，引起隆起和开裂。为了消除过火石灰的危害，石灰浆应在储灰池中“陈伏“两周以上，”“陈伏”期间，石灰浆表面应留有一层水，与空气隔绝，以免石灰碳化。 (2)石灰的硬化 ①石灰浆的干燥硬化(结晶作用)
第二章 气硬性胶凝材料 一、授课提纲及讲解内容 1、什么是胶凝材料、气硬性胶凝材料、水硬性胶凝材料？ 2、石灰：注意讲清楚过火石灰、欠火石灰、陈伏几个概念，及为什么说石灰是气硬性胶凝材料内容。 3、石膏：主要应用。 4、水玻璃：主要讲其的多用途性。 二、讲解时间 2×50min 。 三、讲稿与板书（*加黑部分为黑板板书内容） 1、基本概念 胶凝材料是指经过自身的物理化学作用后，能够由浆体变成固体的物质。使用的目的主要是胶结散粒材料和块体材料。 气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化。 水硬性胶凝材料：不仅在空气中，而且在水中也能硬化。 §2-1 石 灰 1、生产 ↑+??→?29003CO CaO CaCO c ο 注意：欠火石灰与过火石灰形成及危害。 2、熟化 22)(OH Ca O H CaO →+ 注意“陈伏”作用。 根据“有效钙+镁”含量，生石灰及消石灰粉分为钙质和镁质两种石灰，每种石灰又分为一、 二、三3个等级。 3、硬化 O H n CaCO O nH CO OH Ca 23222)1()(++→++ 注意：硬化是由碳化和结晶析水两个过程完成的。而且两个过程都是在空气中进行的。 4、应用 石灰膏配制砌筑和抹面砂浆，石灰乳作粉刷材料，石灰粉配制三合土做基础垫层。 §2-2 建筑石膏 1、生产 O H O H CaSO O H CaSO C 224170~10724211212+????→??ο 注意：加热温度不易高于C ο 170。 2、硬化 O H CaSO O H O H CaSO 2422422321?→+? 建筑石膏按强度、细度、凝结时间分为优等、一等、合格三个等级。 3、应用
汽车内饰材料用聚氨酯粘合剂 原料 甘油己二酸 乙二醇TDI 一缩乙二醇蓖麻油 三羟甲基丙烷 涂-4粘度计、40吨塑封热压机、电子万能实验机、红外灯、鼓风干燥箱、热压成型模具。制法 (1)支化聚酯的制造 将甘油、乙二醇、一缩乙二醇和己二酸按摩尔比加入釜中,升温,搅拌,通氮。在180-240℃反应4-6小时,然后抽真空4-6小时,得轻度支化聚酯。 将三羟甲基丙烷、TDI、溶剂和上述轻度支化聚酯比例分批加入,控制反应温度和时间,即得到支化聚酯。再用溶剂稀释成50%浓度,即得组分A。 (2)端异腈基低聚物的制备 将蓖麻油、多元醇(三羟甲基丙烷)、催化剂和TDI按先后反应次序加入釜中,开动搅拌并控制反应温度和时间。最后测定异腈值,用溶剂稀释成50%浓度,即得组分B。 将A、B两组分按1:1混合均匀,即得聚氨酯胶粘剂。 水性聚氨酯胶粘剂的合成 聚氨酯胶粘剂具有软硬度等性能,可调节性好、耐低温、柔韧性好、粘接强度大等优点,能粘接金属、非金属等多种材料,用途越来越广。但是,目前在整个聚氨酯胶粘剂领域中以溶剂型聚氨酯胶粘剂为主,其缺点是有机溶剂气味大、易挥发、使用时造成空气污染、易燃、或多或少具有毒性等。随着人们的安全意识和环保意识的加强,近年来世界各国聚氨酯材料研究人员花费了相当大的精力进行水性聚氨酯胶粘剂的开发研究。水性聚氨酯胶粘剂是指将聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂,它以水为基本介质,具有不燃、无毒、不污染环境、节省能源、操作方便等优点,因此成为国内外研究的热门课题。 1 实验部分 1.1 主要试剂和仪器 环氧树脂,工业品;丙烯酸,分析纯;ＴＤＩ,分析纯;ＤＭＰＡ,工业品;三乙胺,分析纯;丙酮,化学纯;二月桂酸二丁基锡,化学纯;蒸馏水。ＩＲ 8400Ｓ型红外光谱分析仪,Ｓｈｉｍａｄｚｕ公司。 1.2 水性聚氨酯胶粘剂的合成方法 (1)环氧乙烯基树脂的合成。将环氧树脂在100℃真空下减压脱水0.5ｈ,将脱水后的环氧树脂放入装有温度计、搅拌器及回流冷凝管的三口烧瓶中,加丙烯酸及催化剂,于110℃左右进行开环反应2～3ｈ,制得环氧乙烯基树脂备用。 (2)水性聚氨酯乳液的合成。向环氧乙烯基树脂中缓慢滴加ＴＤＩ及适量二月桂酸二丁基锡,于60～70℃保温反应1ｈ左右,然后加入亲水性扩链剂ＤＭＰＡ,继续在此温度下反应2～4ｈ,冷却至40℃左右,加入与扩链剂等摩尔的三乙胺中和,再加少量丙酮及蒸馏水激烈搅拌几分钟,即得水性聚氨酯乳液。
水性聚氨酯胶粘剂检测 国外在20世纪50年代就开始了水性PU胶的研究，直到80年代才在技术上取得突破，90年代推向市场。我国的研究始于20世纪70年代初，近年来研究工作十分活跃，但与国外水平相比，仍处于开发阶段。随着经济高速发展，环保要求越来越高，国内许多单位都积极投入到水性聚氨酯的研发中，据不完全统计，目前我国水性PU胶粘剂的科研、生产单位已有上百家。水性PU胶粘剂具有耐低温、柔韧性、粘接性能好、胶膜物性可调节范围宽等优点，已在植绒、多种层压制品的粘合(包括薄膜、织物、棉或化纤、无纺布、纸张、食品包装复合塑料薄膜等)、汽车内饰材料的粘接、木工、压敏胶、制鞋等领域得到广泛应用。 1.植绒胶粘剂 水性聚氨酯具有优良的柔韧性，性能超过了丙烯酸乳液胶粘剂，可用作植绒胶。如许戈文等人研制出的环氧改性聚氨酯阳离子乳液体系，其粘附力、耐水性、耐溶剂性、手感等方面性能优异。 2.层压制品及复合包装 聚氨酯胶粘剂中含有异氰酸酯基(-Nc0)和氨基甲酸酯基(-NHCOO-)，与含有活性氢的材料有着优良的粘接力，还可与被粘材料产生氢键作用，使粘合更加牢固。聚氨酯胶粘剂的配方可调，胶层从柔性到刚性可任意调整，适合多种材料复合包装及层压复合的要求。另外由于胶膜气味小、无毒，特别适用于食品包装复合薄膜及装饰用复合胶粘剂。 安徽大学绿色高分子材料重点实验室研制的PU-5080水性聚氨酯胶粘剂可用于磁层压、织物处理、材料粘合等领域，固含量(30±1)%，PH值6～9，断裂伸长率>400%，拉伸强度>13MPa。 中心以化工行业技术需求和科技进步为导向，以资源整合、技术共享为基础，分析测试、技术咨询为载体，致力于搭建产研结合的桥梁。以“专心、专业、专注“为宗旨，致力于实现研究和应用的对接，从而推动化工行业的发展。
建筑材料常见问题解答 第4章气硬性胶凝材料 1．什么是胶凝材料、气硬性胶凝材料与水硬性胶凝材料？ 答：是指能将块状、散粒状材料粘结为整体的材料。根据硬化的条件不同分为气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料两类。 气硬性胶凝材料是指只能在空气中凝结、硬化，保持和发展强度的胶凝材料；水硬性胶凝材料是指则既能在空气中硬化，更能在水中凝结、硬化，保持和发展强度的胶凝材料。 2．建筑工程上常用气硬性胶凝材料有哪三种？ 答：建筑工程上常用的的石灰、石膏和水玻璃三种气硬性胶凝材料。 3．石灰的主要成分是什么？建筑用石灰有哪几种形态？ 答：石灰的主要成分是氧化钙（CaO），其次为氧化镁（MgO）。 建筑用石灰有：生石灰（块灰），生石灰粉，熟石灰粉（又称建筑消石灰粉、消解石灰粉、水化石灰）和石灰膏等几种形态。 4．什么是石灰的熟化？石灰熟化的特点如何？生石灰熟化的方法有哪两种？ 答：石灰的熟化是指生石灰（CaO）加水之后水化为熟石灰[Ca（OH）2]的过程。其反应方程式如下： CaO＋H2O = Ca（OH）2 石灰熟化的特点： （1）生石灰具有强烈的消解能力，水化时放出大量的热（约950KJ/㎏），其放热量和放热速度都比其它胶凝材料大得多。 （2）生石灰水化时体积增大1-2.5倍。 煅烧良好、氧化钙含量高、杂质含量低的生石灰（块灰），其熟化速度快、放热量大、体积膨胀也大。 生石灰熟化的方法有淋灰法和化灰法。 5．什么是过火石灰？什么是欠火石灰？它们各有何危害？ 答：当入窑石灰石块度较大，煅烧温度较高时，石灰石块的中心部位达到分解温度时，其表面已超过分解温度，得到的石灰石晶粒粗大，遇水后熟化反应缓慢，称其为过石灰。若煅烧温度较低，大块石灰石的中心部位不能完全分解，此时称其为欠火石灰。 过火石灰熟化十分缓慢，其可能在石灰应用之后熟化，其体积膨胀，造成起鼓开裂，影响工程质量。欠火石灰则降低了石灰的质量，也影响了石灰石的产灰量。
水性聚氨酯制备用原料和方法 1. 低聚物多元醇 水性聚氨酯胶粘剂制备中常用的低聚物多元醇一般以聚醚二醇、聚酯二醇居多，有时还使用聚醚三醇、低支化度聚酯多元醇、聚碳酸酯二醇等小品种低聚物多元醇。 聚醚型聚氨酯低温柔顺性好，耐水性较好，且常用的聚氧化丙烯二醇（PPG）的价格比聚酯二醇低，因此，我国的水性聚氨酯研制开发大多以聚氧化丙烯二醇为主要低聚物多元醇原料。由聚四氢呋喃醚二醇制得的聚氨酯机械强度及耐水解性均较好，惟其价格较高，限制了它的广泛应用。 聚酯型聚氨酯强度高、粘接力好，但由于聚酯本身的耐水解性能比聚醚差，故采用一般原料制得的聚酯型水性聚氨酯，其贮存稳定期较短。 2. 异氰酸酯 制备聚氨酯乳液常用的二异氰酸酯有TDI、MDI等芳香族二异氰酸酯，以及IPDI、HDI、H12MDI等脂肪族、脂环族二异氰酸酯。由脂肪族或脂环族二异氰酸酯制成的聚氨酯，耐水解性比芳香族二异氰酸酯制成的聚氨酯好，因而水性聚氨酯产品的贮存稳定性好。国外高品质的聚酯型水性聚氨酯一般均采用脂肪族或脂环族异氰酸酯原料制成，而我国受原料品种及价格的限制，大多数仅用TDI为二异氰酸酯原料。 多亚甲基多苯基多异氰酸酯一般用于制备乙烯基聚氨酯乳液和异氰酸酯乳液。 3. 扩链剂 水性聚氨酯制备中常常使用扩链剂，其中可引入离子基团的亲水性扩链剂有多种，除了类特种扩链剂外，经常还使用1,4-丁二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、己二醇、乙二胺、二亚乙基三胺等扩链剂。由于胺与异氰酸酯的反应活性比水高，可将二胺扩链剂混合于水中或制成酮亚胺，在乳化分散的同时进行扩链反应。
4. 水 水是水性聚氨酯胶粘剂的主要介质，为了防止自来水中的Ca2+、Mg2+等杂质对阴离子型水性聚氨酯稳定性的影响，用于制备水性聚氨酯的水一般是蒸馏水或去离子水。除了用作聚氨酯的溶剂或分散介质，水还是重要的反应性原料，合成水性聚氨酯目前以预聚体法为主，在聚氨酯预聚体分散与水的同时，水也参与扩链。由于水或二胺的扩链，实际上大多数水性聚氨酯是聚氨酯-脲乳液（分散液），聚氨酯-脲比纯聚氨酯有更大的内聚力和粘接力，脲键的耐水性比氨酯键好。 5. 亲水性扩链剂 亲水性扩链剂就是能引入亲水性基团的扩链剂。这类扩链剂是仅在水性聚氨酯制备中使用的特殊原料。这类扩链剂中常常含有羧基、磺酸基团或仲胺基，当其结合到聚氨酯分子中，使聚氨酯链段上带有能被离子化的功能性基团。 （1）羧酸型扩链剂 二羟甲基丙酸简称DMPA，全称2，2-二羟甲基丙酸，又称α，α-双羟甲基丙酸，在国内外是聚氨酯乳液常用的一种亲水性扩链剂，早在六、七十年代在德国、美国等国家就用于制备聚氨酯乳液。90年代初我国成都某厂已能小批量生产。该扩链剂为白色结晶，熔点较高，贮存稳定，因其分子量小（Mw134），较少的用量就能提供足够的羧基量。DMPA的一种制备方法是：由甲醛和丙醛合成二羟甲基丙醛，再用过氧化氢氧化成二羟甲基丙酸。 二羟基半酯半酯是醇与二元酸酐反应的产物，一般醇与酸酐的摩尔比为1：1，酸酐的一个羧基被酯化，而保留另一个羧基。用于聚氨酯乳液的半酯类扩链剂制备中，所用的醇类化合物一般为小分子三醇或低聚物三醇，例如甘油、低分子量聚醚三醇。这样就能生成含羧基的二羟基化合物。三醇的分子量一般在约100~2000之间。可用于制备半酯的酸酐有顺丁烯二酸酐（顺酐）、邻苯二甲酸酐（苯酐）、丁二酸酐、戊二酸酐等。半酯一般需自制。 羧酸型扩链剂还有氨基酸如H2N (CH2)4 CH (COOH) NH2、二氨基苯甲酸等。