水性聚氨酯讲义胶黏剂

高性能水性环保聚氨酯胶粘剂及施工工艺目前，世界合成胶粘剂发展的趋势突出表现为环保和高性能化[1]。

随着环保法规的日趋严格，各发达国家大力研制水性胶粘剂。

由于水性聚氨酯胶粘剂的综合性能优越，在各类水性胶粘剂中独树一帜，近年来受到国内外的广泛关注，特别是高性能水性聚氨酯胶粘剂的开发研究已成为热点课题。

1、水性聚氨酯水性聚氨酯是配制水性聚氨酯胶粘剂的基础物质和关键组分，它的性能直接决定胶粘剂的最终性能。

根据粒子所带电荷种类，水性聚氨酯可分为阴离子，阳离子，非离子三种类型。

水性聚氨酯的制备一般是先合成一定分子量的聚氨酯预聚体，然后在剪切力作用下将预聚体分散在水中。

目前其制备方法以亲水单体扩链、自乳化法为主(所谓亲水单体扩链法)，即在聚氨酯预聚体的分子结构中引入亲水性扩链剂，所得聚合物无需外加乳化剂就能直接分散于水中形成水性聚氨酯。

亲水单体扩链法的合成工艺有溶剂法、预聚物分散水中扩链法、熔融分散缩聚法等。

早在四、五十年代，水性聚氨酯已有少量的研究，但由于贮存稳定性差等原因，这项研究工作进展不大，直到1972年德国Bayer公司正式将聚氨酯水分散液作为皮革涂料后，才开始迅速发展[8]。

据报道，1992年至1997年间水性聚氨酯的年平均增长率为8％[9]。

我国从70年开始研究水性聚氨酯，近年来研究工作也十分活跃[10]。

研制工作具有以下特点：(1)从产品结构来看，主要是乳液型，水溶性次之，胶乳型则不常见。

(2)从原料来看，多元醇主要用聚醚型，聚酯型次之，聚碳酸酯极少见。

异氰酸酯的品种更少，只有TDI，HDI、MDI仅见报道。

扩链剂多用醇类，胺类较少使用。

(3)从制备方法及种类来看，一般是自乳化，羧酸型、阴离子体系；外乳化，磺酸型，季铵盐型乳化体系较少；熔融分散，固体自发分散法等则未涉及。

(4)从理论与应用角度来看，着重应用开发，理论研究很少。

欲配制高性能水性聚氨酯胶粘剂，必须制备高性能水性聚氨酯。

大多数水性聚氨酯主要是线性热塑性聚氨酯，由于其涂膜没有交联，分子量较低，因而耐水性，耐溶剂性，胶膜强度等性能还较差。

水性聚氨酯胶黏剂简介一、水性聚氨酯胶黏剂分类到目前为止，水性聚氨酯的研究已有60多年，其有各种各样的分类方式，通常采用的分类方式有以下六种。

1、按使用形式分类按使用形式分类，可分为单组份与双组分水性聚氨酯。

（1）单组份水性聚氨酯单组份水性聚氨酯应用最早，一般指可直接投入生产使用的或者无需交联剂的水性聚氨酯，有着耐水性较差的缺点，但通过交联改性可以获得较高的稳定性、力学性能、耐水性的提升。

（2）双组分水性聚氨酯双组分水性聚氨酯是指多异氰酸酯预聚体与多元醇两个组分，其单独使用时不能直接投入生产，必须添加交联剂。

使用时将两组分混合，多异氰酸酯与多元醇和空气中的水反应，生成聚脲与聚氨酯，从而产生交联。

双组分水性聚氨酯的耐水性较好，但多异氰酸酯与水反应生成CO2，导致聚氨酯胶膜气泡较多，外观较差，且不环保。

2、按亲水基团分类根据水性聚氨酯分子主链或者侧链上的离子基团性质或是否携带离子基团，可将其分为阴离子、阳离子和非离子型。

（1）阴离子型水性聚氨酯因为反应完全、综合性能好而最为常用，可以分为羧酸型和磺酸型，其离子基团一般在侧链上。

（2）阳离子型水性聚氨酯为主链或侧链上含有锍离子或铵离子的水性聚氨酯，亲水的铵离子一般由含氨基的扩链剂经酸化或者烷基化的反应形成，也可以将含氨基的聚氨酯与环氧氯丙烷以及酸反应生成，阳离子型水性聚氨酯的主要缺点是热稳定性与力学性能较差。

（3）非离子型水性聚氨酯的分子主链或侧链中不带有亲水离子基团。

要使非离子型水性聚氨酯乳化，就必须加入乳化剂并在高速旋转的剪切乳化机下乳化，也可以通过形成非离子亲水基团来进行乳化，如羟甲基，非离子型的水性聚氨酯耐水性较差。

3、按原料分类水性聚氨酯的主要原料为低聚多元醇和多异氰酸酯。

（1）低聚多元醇按主要原料多元醇分类，有聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚四氢呋喃、聚丙烯酸多元醇、丙烯酸酯、聚碳酸酯多元醇、聚己内酯二醇、蓖麻油、聚酯酰胺、聚丁二烯二醇等，主要使用的是聚酯型二元醇和聚醚型二元醇。

水性双组份聚氨酯胶黏剂无溶剂双组份聚氨酯复合粘合剂技术的应用国外从20世纪70年{BANNED}始着手研究双组份无溶剂型聚氨酯粘合剂，从20世纪80年代起美国、意大利、法国、德国等国已经开始大量使用无溶剂胶粘剂，目前在欧洲主要国家的使用量已占复合膜胶粘剂总用量的70%~90%，而且欧美已立法限制溶剂型胶粘剂的使用量。

国内食品包装复合膜行业中使用的胶粘剂绝大部分是溶剂型。

使用有机溶剂型胶粘剂存在着有机溶剂的挥发问题，一方面造成溶剂的白白浪费，另一方面还带来环境污染和有毒物质的损害。

溶剂型聚氨酯胶粘剂产品的固含量一般在50%～80%。

因复合工艺要求，在使用过程中要再加入溶剂稀释到固含量20%～35%左右。

而后75%的有机溶剂要求在80~(2左右的烘道里短时间内挥发，排放量一般为干胶量的二至四倍，因此存在着大量溶剂对环境的污染和安全问题，并且耗用大量能源。

据估算仅食品包装行业每年排放到大气中的有机溶剂就超过40万吨。

另外，在胶粘剂的生产过程中还存在着溶剂挥发造成的污染和易燃、易爆的安全问题。

而采用无溶剂胶粘剂，不但没有溶剂的污染，减少了大量的能源消耗，而且复合制品中也没有残留溶剂造成的对使用安全性的损害，在生产过程中还大大降低了发生火灾等的风险.二、国内外现状、水平和发展趋势使用溶剂型胶粘剂，存在着挥发的有机溶剂污染环境和安全问题，加之溶剂价格的上涨(主要以石油为原料)以及节能的需要，使溶剂型胶粘剂的发展在国外受到了限制。

美国环保局规定：每加仑胶粘剂在涂布作业中，不得散发2.9磅以上的溶剂。

而在国内涂布业中使用的溶剂型胶粘剂固含量一般在25%，溶剂挥发量为每加仑6磅左右。

为解决以上问题，欧、美自60年代起进行聚氨酯胶粘剂高固含低粘度化以及无溶剂体系的研究。

近年来国外无溶剂胶粘剂发展很快，从技术水平来看，由开始的第一代产品已发展到目前的第三代产品。

第一代无溶剂粘合剂为单组份湿固化型粘合剂，这种粘合剂的特点是分子量大，粘度高，需要较高的操作温度，而且使用时需要加湿设备。

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。

3.木材胶粘剂木材加工是胶粘剂最大的应用领域。

胶合板、纤维板、刨花板常用的胶粘剂有脲醛、三聚氰胺-甲醛、酚醛树脂胶等。

采用‘三醛树脂’制造复合板材，一般要求木材水分质量分数在2％以内，而未经干燥处理的木材水分质量分数在10％左右甚至更高，需要经过干燥处理才能进行复合加工，否则压制时可能产生爆裂。

另外，三醛树脂在粘接及制品使用过程中会产生有刺激性气味的甲醛，对环境造成污染。

脲醛胶粘的制品耐水性较差，聚醋酸乙烯乳液则耐水性及耐热性均不佳，热压时易透胶。

而采用乙烯基水性聚氨酯胶粘剂可克服以上缺点，能在室温下胶接木材，具有初粘性高，对较湿的木材也能适应等优点。

水性聚氨酯胶粘剂概述学号：**********姓名：***水性聚氨酯胶粘剂概述摘要: 随着我国环保法规的日趋完善和人们环保意识的不断深化，环保型胶粘剂将成为未来胶粘剂市场的主流。

水性聚氨酯胶粘剂作为一类高性能的水性胶粘剂在很多场合已经能够逐步代替溶剂型胶粘剂。

本文介绍了水性聚氨酯胶粘剂的制备方法、性能及分类、改性方法、应用方面。

最后对水性聚氨酯胶粘剂的发展趋势进行了展望。

关键词：水性聚氨酯胶粘剂；制备；改性；应用一、前言随着经济和科学的发展，工业、农业、交通、医疗、国防和人们日常生活中都离不开胶粘剂。

我国胶粘剂工业起步于20世纪50年代末，进入90年代后，胶粘剂工业有了突飞猛进的发展，胶粘剂已成为一类重要的精细化工产品。

聚氨酯胶粘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、橡胶、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、结构和胶粘剂配方变化范围大，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。

特别是聚氨酯胶粘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。

目前聚氨酯胶粘剂仍以溶剂型为主，有机溶剂易燃易爆、易挥发、气味大、使用时造成空气污染，具有一定的毒性。

近年来世界各国都在加强环境保护和工业卫生立法，限制有机溶剂用量的形势越来越严峻，如欧洲对胶粘剂VOC 限量即将规定到35 g/L，美国食品和药物管理局(FDA)、欧盟EU901/128 以及德国BgVV 都明确提出用于食品、药品包装的胶粘剂等，只要含非规定的化学品一律禁止使用。

因此发达国家使用溶剂型胶粘剂复合包装的比例已从10年前的80%降到目前的30%。

所以，聚氨酯胶粘剂从溶剂型向水性化转变是世界各国共同努力的方向。

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，因此，即使使用水性聚氨酯胶粘剂，目前仍不能做到完全根除有机溶剂。

水性聚氨酯胶粘剂概述学号：1001130713姓名：李奇摘要: 随着我国环保法规的日趋完善和人们环保意识的不断深化，环保型胶粘剂将成为未来胶粘剂市场的主流。

水性聚氨酯胶粘剂作为一类高性能的水性胶粘剂在很多场合已经能够逐步代替溶剂型胶粘剂。

本文介绍了水性聚氨酯胶粘剂的制备方法、性能及分类、改性方法和主要应用。

关键词：水性聚氨酯胶粘剂；制备；改性；应用一、前言随着经济和科学的发展，工业、农业、交通、医疗、国防和人们日常生活中都离不开胶粘剂。

我国胶粘剂工业起步于20世纪50年代末，进入90年代后，胶粘剂工业有了突飞猛进的发展，胶粘剂已成为一类重要的精细化工产品。

聚氨酯胶粘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、结构和胶粘剂配方变化范围大，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。

特别是聚氨酯胶粘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。

目前聚氨酯胶粘剂仍以溶剂型为主，有机溶剂易燃易爆、易挥发、气味大、使用时造成空气污染，具有一定的毒性。

所以，聚氨酯胶粘剂从溶剂型向水性化转变是世界各国共同努力的方向。

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。

水性聚氨酯以水为基本介质，不含有机溶剂，是环境友好型产品。

由于其无毒、不易燃烧、不污染环境、节能、安全可靠、易操作和改性等优点，使它在织物、皮革涂饰、木材加工、建筑、造纸等行业得到广泛应用，并逐步代替了溶剂型聚氨酯。

二、水性聚氨酯胶粘剂的制备方法1、强制乳化法强制乳化法因在聚氨酯分子链中完全不引入或只引入少量不足以自乳化的亲水性链段或基团，因此需在反应体系中加入乳化剂和保护胶体，并采用高剪切搅拌混合装置方可制得产品。

水性聚氨酯材料水性聚氨酯（Waterborne Polyurethane，简称WPU）是一种环保型的高性能涂料材料，具有优异的物理性能和化学性能，被广泛应用于涂料、胶粘剂、印刷油墨等领域。

水性聚氨酯材料是由聚醚多元醇、异氰酸酯、助剂和溶剂等组成的，其制备过程中不含有机溶剂，具有低挥发性和低VOC排放的特点，符合当今环保要求。

本文将从水性聚氨酯的特性、应用领域和发展前景等方面进行介绍。

水性聚氨酯具有优异的物理性能和化学性能。

首先，水性聚氨酯具有优异的耐磨性和耐化学腐蚀性，能够在恶劣环境下保持稳定性。

其次，水性聚氨酯具有较高的弹性和柔韧性，能够适应各种变化的外力作用。

此外，水性聚氨酯还具有优异的附着力和耐候性，能够长时间保持良好的外观和性能。

总的来说，水性聚氨酯具有综合性能优异的特点，能够满足各种不同领域的需求。

水性聚氨酯在涂料、胶粘剂、印刷油墨等领域有着广泛的应用。

在涂料领域，水性聚氨酯可以用于木器涂装、金属涂装、塑料涂装等多种涂装领域，具有良好的光泽度和耐磨性。

在胶粘剂领域，水性聚氨酯可以用于制备各种类型的胶粘剂，具有优异的粘接性能和耐化学腐蚀性。

在印刷油墨领域，水性聚氨酯可以用于制备各种类型的油墨，具有良好的印刷性能和耐久性。

可以看出，水性聚氨酯在各个领域都有着广泛的应用前景。

水性聚氨酯作为一种环保型材料，具有良好的发展前景。

随着人们环保意识的增强，传统的有机溶剂型涂料逐渐被水性涂料所取代，而水性聚氨酯作为一种优秀的水性涂料材料，必将受到更广泛的关注和应用。

此外，随着科技的不断发展，水性聚氨酯的制备工艺和性能将不断得到提升，使其在各个领域的应用范围将会更加广泛。

因此，可以预见，水性聚氨酯作为一种环保型材料，将会在未来取得更大的发展。

综上所述，水性聚氨酯具有优异的物理性能和化学性能，被广泛应用于涂料、胶粘剂、印刷油墨等领域，具有良好的发展前景。

随着人们环保意识的增强和科技的不断发展，水性聚氨酯必将在未来取得更大的发展，成为涂料领域的主流产品。

鞋用水性聚氨酯胶粘剂的研究进展前言20世纪初,伴随着各种机械的大量出现,制鞋工业由手工制造向机械化程度高、流水作业的方向迅速发展。

制造方式的变化使传统的天然产物胶粘剂无法满足生产需要。

合成胶粘剂成为鞋用胶粘剂的主要类型。

在新的生产条件下,鞋用胶粘剂应具有以下性能:(1)对结晶性不同的材质应具有较高的胶粘强度,特别要求剥离强度高;(2)胶接初粘性高,适应生产线的需要;(3)施胶工艺简便,易于操作,使用期可调;(4)耐热性适当、耐水性良好、胶接持久。

20世纪30年代,以普通氯丁胶粘剂为代表的第一代鞋用胶粘剂,基本上满足了当时制鞋生产的要求,为制鞋工业化做出了巨大的贡献。

随着ＰＶＣ人造革、ＰＵ合成革在制鞋业中大量使用,由于普通氯丁胶粘剂对于这些合成材料的胶粘效果差,以甲基丙烯酸甲酯(ＭＭＡ)接枝的氯丁胶粘剂和溶剂型聚氨酯胶粘剂为代表的第二代鞋用胶粘剂出现,并因其对合成材料胶接性能优良,成为制鞋行业所使用胶粘剂的主要品种。

以上三类胶粘剂长期占据着制鞋业所用胶粘剂的大部分市场,而这三类胶粘剂使用的苯系溶剂对全球环境造成巨大的污染,其毒性造成大量制鞋工人职业病多发,这一问题随着环保意识和安全意识的加强,日益引起人们的重视。

由于环保法规对苯系物使用的规定越来越严格,第三代不含苯系物溶剂的普通氯丁、接枝氯丁和聚氨酯胶粘剂成为传统胶粘剂的换代产品,尽管第三代鞋用胶粘剂解决了苯系物的污染和毒害问题,却无法根本解决胶粘剂使用有机溶剂造成的有机物挥发(ＶＯＣ)。

进入20世纪90年代,欧美各国制订了严格的有机物挥发标准,促使第四代彻底环保型鞋用胶粘剂出现,主要为无溶剂型和水基型胶粘剂。

而我国制鞋业在20世纪末期成为重要的出口加工行业,高档产品主要用于外销,这类产品中有一部分目前使用彻底环保型胶粘剂,而绝大部分产品使用第三代无苯溶剂型胶粘剂。

因此,第四代鞋用胶粘剂在我国发展空间巨大。

本文简要介绍了水性聚氨酯胶粘剂在制鞋业中的应用情况及前景。