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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 性能名称 乳液型 溶剂型 液体性质 外观 固含量 溶剂类型 粘度 粘流特性 施工性能 润湿性能 干燥性 成膜性 共混性 膜性能 机械性能 耐水性 耐溶剂性 半透明-乳白色分散液 20%-60%(与Mw无关) 水(有时含少量溶剂) 低,与分子量无关,可增稠
非牛顿型(一般有触变性) 表面张力较高,对低能表面 润湿不良,可加流平剂改变 慢(水的蒸发能高) 须在0℃以上,依赖于温度湿度 相同离子性质的不同聚合物的可混合 差-良 稍差-良好(加交联剂增强) 稍差-良好(加交联剂增强) 均匀透明液体 20%-60%(与Mw无关) 有机溶剂 分子量高则粘度大还与溶剂、浓度有关
牛顿型 视溶剂种类对低能表面润湿 良好 快 对温度依赖性小 与聚合物和溶剂体系有关 良好 良好 单组分差、双组分良好 耐热性 热塑性的稍差,交联剂的良好
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0.025N/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MegafacF-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。
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