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水性膠粘劑的分類及特性

時(shí)間:2021-05-21 來(lái)源:sznbone 瀏覽次數(shù):214

  現(xiàn)有水基膠粘劑并非100%無(wú)溶劑的,可能含有有限的揮發(fā)性有機(jī)化合物作為其水性介質(zhì)的助劑,以便控制粘度或流動(dòng)性。優(yōu)點(diǎn)主要是無(wú)毒害、無(wú)污染、不燃燒、使用安全、易實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)工藝等,缺點(diǎn)包括干燥速度慢、耐水性差、防凍性差。

  分類

 ?、?按材料分類

  聚乙烯醇類水性膠黏劑、乙烯乙酸酯類水性膠黏劑、丙烯酸類水性膠黏劑、聚氨酯類水性膠黏劑、環(huán)氧水性膠黏劑、酚醛水性膠黏劑、有機(jī)硅類水性膠黏劑、橡膠類水性膠黏劑、建筑用水性膠黏劑、包裝用水性膠黏劑、汽車用水性膠黏劑、制鞋用水性膠黏劑、日用水性膠黏劑

  2.按溶劑分類

  水溶性和乳液型膠黏劑兩種

  特性與改性

  水性聚氨酯(APU)膠粘劑APU是以水代替有機(jī)溶劑作為分散介質(zhì)的新型聚氨酯體系,也稱水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。水性聚氨酯以水為溶劑,無(wú)污染、安全可靠、機(jī)械性能優(yōu)良、相容性好、易于改性。

  APU膠粘劑無(wú)毒無(wú)污染,高分子量使它能形成性能優(yōu)良的粘合膜,它具有耐低溫、柔韌性、粘接性能好、膠膜物性可調(diào)節(jié)范圍寬等優(yōu)點(diǎn);其分子結(jié)構(gòu)中具有柔性分子鏈,表現(xiàn)出優(yōu)良的耐沖擊、耐疲勞、耐低溫性能,還具有性能的可設(shè)計(jì)性,膠層從柔性到剛性的任意可調(diào),可滿足不同材料間的粘合需求;目前,水性聚氨酯膠粘劑的合成方法已經(jīng)比較成熟,主要有以下幾種方法:

  (1)在聚氨酯樹(shù)脂結(jié)構(gòu)中引入部分親水基團(tuán),使其自乳化。

  (2)丙酮法:先制得高粘度預(yù)聚體,再加丙酮降低粘度,再用親水單體擴(kuò)鏈,在高速攪拌下加入水中,通過(guò)強(qiáng)力剪切作用使之分散在水中,乳化后減壓蒸餾回收溶劑即制得PU水分散體系。

  (3)封端異氰酸酯法:選擇合適的封閉劑,將對(duì)水敏感的異氰酸酯的端- NCO基團(tuán)保護(hù)起來(lái),使其失去活性,再加入擴(kuò)鏈劑和交聯(lián)劑共乳 化制成乳液使用時(shí),通過(guò)一定溫度及特種催化劑解蔽,再生成-NCO端基,擴(kuò)鏈以制備水性聚氨酯。

  缺點(diǎn):水性聚氨酯膠黏劑存在著干燥速度慢、對(duì)非極性基材潤(rùn)濕性差、初黏性低以及耐水性不好等問(wèn)題。同時(shí)其乳膠膜的硬度、及力學(xué)性能也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。

  改性

  (1)調(diào)整結(jié)構(gòu) 在保證乳液穩(wěn)定性的前提下,親水基團(tuán)的含量盡可能低,可提高膠膜的耐水性;

  (2)改進(jìn)工藝 采用工藝性能優(yōu)良的乳化設(shè)備進(jìn)行熱處理,可提高膠膜的強(qiáng)度和耐水性。

  (3)復(fù)合改性 為了改善水性聚氨酯的某些性能,可與其他水性樹(shù)脂如環(huán)氧樹(shù)脂乳液、脲醛樹(shù)脂等共混,制成新的水性膠黏劑,其性能有所提高

  (4)接枝改性 在聚氨酯乳液中加人適量的苯乙烯單體,通過(guò)原位聚合法制得聚氨酯一苯乙烯接枝乳液,提高了粘接性和耐水性

  (5)乙烯基乳液分散改性 可將多異氰酸酯(或其預(yù)聚體)有機(jī)溶液分散在聚乙烯醇、羧甲基纖維素的水溶液中

  (6)交聯(lián)改性是提高水性聚氨酯性能的有效方法,可提高膠膜的耐水性、耐熱性和粘接強(qiáng)度。

  丙烯酸乳液膠粘劑丙烯酸酯橡膠(ACM)是由丙烯酸烷基(CH2=CH-COOR)為主要單體,與少量帶有可提供交聯(lián)反應(yīng)活性基團(tuán)的單體共聚而成的一類彈性體。可根據(jù)分子設(shè)計(jì)和粒子設(shè)計(jì)方法合成出軟硬程度不同的乳液膠黏劑。丙烯酸系聚合物具有優(yōu)良的保色、透明性、耐光和耐候性、耐久性,低溫性能好,對(duì)紫外線的降解作用不敏感,具有高粘接 強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度與優(yōu)良的抗氧化性。

  缺點(diǎn):丙烯酸酯類乳液膠黏劑存在的問(wèn)題是在耐水性、粘接性、耐熱性等方面尚不能完全滿足使用要求。

  改性:大量改性工作中核-殼結(jié)構(gòu)粒子設(shè)計(jì)與有機(jī)硅改性受到研究者的極大重視。

  (1)由于核殼結(jié)構(gòu)乳膠粒的核-殼之間可能存在接枝、互穿或者離子鍵合,乳膠粒的核-殼結(jié)構(gòu)化可以顯著提高聚合物的耐磨、耐水、耐候、抗污、防輻射性、抗張強(qiáng)度、抗沖強(qiáng)度和粘接強(qiáng)度,改善透明性,降低最低成膜溫度,改善加工性能。

  (2)經(jīng)有機(jī)硅改性的(甲基)丙烯酸酯類乳液壓敏膠具有較好的固化性,具有良好的粘接性、耐油耐溶劑性、耐候性、耐水性以及良好的透氣性等。同時(shí)該乳液聚合穩(wěn)定性好,涂膜具有柔軟滑爽的手感、優(yōu)良的耐水性和較好的機(jī)械強(qiáng)度。

  聚醋酸乙烯乳液(PVAc)醋酸乙烯酯工業(yè)品含二苯胺(DPA)、乙酸銅或氫醌(HQ)阻聚劑。聚醋酸乙烯性質(zhì):無(wú)色粘稠液體或無(wú)色至微黃色透明玻璃狀顆粒。無(wú)臭,有韌性和塑性。不因日光和熱而著色或老化。30℃左右時(shí)軟化。溶于乙醇、丙醇和苯、不溶于水和脂肪。

  PVAc乳液是最重要的乳液型膠黏劑之一, 廣泛應(yīng)用于木材加工、家具組裝、包裝材料等領(lǐng)域,俗稱白乳膠。但傳統(tǒng)的PVAc乳液耐寒、耐水、耐濕性能較差。

  改性:一方面,通過(guò)醋酸乙烯酯單體與(甲基)丙烯酸酯、乙烯,含羥基、羧基的單體等進(jìn)行共聚改性,改善耐水性和抗蠕變性能。另一方面,可通過(guò)共聚合合成有互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的乳液,由于聚合物網(wǎng)絡(luò)間交叉滲透起到協(xié)同作用,改善了聚合物的性能。

  此外,還可采用改性保護(hù)膠體進(jìn)行改性,或者采用核殼聚合形成以無(wú)機(jī)物為核、醋酸乙烯為殼的復(fù)合粒子。

  醋酸乙烯-乙烯共聚乳液醋酸乙烯-乙烯共聚乳液,EVA(ethylene-vinyl acetate)乳液即醋酸乙烯-乙烯共聚乳液。VAE乳液被廣泛用于膠粘劑的基料。

  由于乙烯的引入,使VAc均聚物高分子鏈中無(wú)規(guī)則的嵌段共聚了乙烯軟單體,活性增加,產(chǎn)生了內(nèi)增塑作用。VAE乳液的特點(diǎn):

  (1)具有很好的機(jī)械性能和貯存穩(wěn)定性;

  (2)膠膜耐堿性、抗蠕變性和耐高溫性好;

  (3)有很好的濕粘性及很快的固化速度;

  (4)具有廣泛的粘接性能;

  (5)具有較低的成膜溫度;

  (6)膠膜具有較好的耐水耐酸堿;

  (7)內(nèi)增塑性且表面張力低

  改性:為了進(jìn)一步提高膠膜的耐水性、耐溶劑性和強(qiáng)度,可采用以下改性方法來(lái)提高其性能和拓寬其應(yīng)用范圍。

  (1)將兩種或兩種以上的聚合物乳液共混是最簡(jiǎn)便的改性方法。改善EVA乳液的耐水性和耐熱性,其粘接強(qiáng)度大大提高;

  (2)外加交聯(lián)劑如氨基樹(shù)脂或異氰酸酯改性。這種乳液對(duì)親水或憎水基 材均有良好的粘接力,且表現(xiàn)出優(yōu)良的耐水耐候性;

  (3)將EVA乳液與柔性單體,及醋酸乙烯、氯乙烯等硬性單體共聚,不僅可以提高EVA乳液的性能,使共聚乳液的Tg范圍擴(kuò)大,且能降低成本,增大EVA乳液的應(yīng)用范圍。水基環(huán)氧膠黏劑,水性環(huán)氧樹(shù)脂通常是指環(huán)氧樹(shù)脂以微粒、液滴或膠體形式分散于水相中所形成的乳液、水分散體或水溶液。

  根據(jù)制備方法的不同,環(huán)氧樹(shù)脂水性化有以下四種方法:機(jī)械法、化學(xué)改性法、相反轉(zhuǎn)法和固化劑乳化法等。

  水基環(huán)氧分散體水基環(huán)氧分散體不含有機(jī)溶劑,可黏合多種類型基材,適當(dāng)固化后可提高它的黏合強(qiáng)度和提供多種優(yōu)良性質(zhì),且對(duì)環(huán)境友好,常用作層壓膠黏劑、涂料、底漆、織物和玻璃膠黏劑、混凝土 增黏劑等。

 ?、俜尤?shù)脂乳液克服了溶劑型酚醛樹(shù)脂的貯存穩(wěn)定性差、易變色、可燃、成本高等缺點(diǎn)。一般以水溶性高分子作分散劑,采用后乳化的方式制備,主要用于耐水膠合板、纖維板等。

 ?、陔迦?shù)脂膠粘劑原料充足、價(jià)格低廉,膠接強(qiáng)度高、耐冷水性能好,是膠粘劑中用量最大的品種,廣泛應(yīng)用于木器加工、膠 合板、刨花板、 人造板的生產(chǎn)及室內(nèi)裝修等行業(yè)。


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