水性聚氨酯黏合劑的特性
黏合劑市場30%的份額;在歐洲,無溶劑黏合劑已占軟包裝復合黏合劑市場40%的份額。在軟包裝行業中,水性和無溶劑黏合劑將是未來發展的方向。高盟公司在幾年前便組織科研人員對水性和無溶劑復合黏合劑進行研發,目前已經規模化投放市場的水性改性丙烯酯類、水性聚氨酯類復合黏合劑,有單組分YH620S鍍鋁專用復合黏合劑、YH620普通塑/塑復合用黏合劑和雙組分YH610/YH05水煮型塑/塑復合用黏合劑;無溶劑復合黏合劑有YH701-1K、YH702-1K無溶劑復合黏合劑。
1.水性聚氨酯黏合劑的特點
與溶劑型聚氨酯黏合劑相比,水性聚氨酯黏合劑除了以水為基本介質,具有不燃、氣味小、不污染環境、節能、操作加工方便等優點外,還具有下述特點。
(1)大多數水性聚氨酯黏合劑中不含-NCO基團,因而主要是靠分子內的極性基團產生內聚力和黏附力進行固化。而溶劑型或無溶劑型單組分及雙組分聚氨酯黏合劑可充分利用-NCO基團的反應,在固化過程中增強黏結性能。水性聚氨酯中含有-COOH、-OH等基團,在適宜條件下可參與反應,使黏合劑產生交聯。
(2)除了外加的高分子增稠劑外,影響水性聚氨酯黏度的重要因素有離子電荷、核殼結構、乳液粒徑等。聚合物分子上的離子及反離子(指溶液中與聚氨酯主鏈、側鏈中所含的離子基團極性相反的自由離子)越多,黏度越大;而固體含量、聚氨酯樹脂的分子量、交聯劑等因素對水性聚氨酯黏度的影響并不明顯。這有利于水性聚氨酯的高分子量化,以提高黏合劑的內聚強度。與之相比,溶劑型聚氨酯黏合劑黏度的主要影響因素有聚氨酯的分子量、支化度、膠液的濃度等。相同的固體含量情況下,水性黏合劑的黏度較溶劑型黏合劑要小。
(3)黏度是黏合劑使用性能的一個重要參數。水性聚氨酯黏合劑的黏度一般通過水溶性增稠劑和水來調整。而溶劑型黏合劑可通過提高固含量、聚氨酯的分子量或選擇適宜溶劑來調整。
(4)由于水的揮發性比有機溶劑差,故水性聚氨酯黏合劑干燥速度較慢,并且由于水的表面張力大,對表面疏水性基材的潤濕能力差。如果大部分水分還未從黏結層揮發出來,則不容易得到連續性的膠層。由于大多數水性聚氨酯黏合劑是以含親水性的聚氨酯為主要固體成分,膠膜干燥后若不形成一定程度的交聯,則耐水性不佳。
(5)水性聚氨酯黏合劑可與多種水性樹脂混合,以改進性能或降低成本。但應注意離子型水性黏合劑的離子性質和酸堿性,否則可能引起凝聚。因受到聚合物間的相容性或在某些溶劑中的溶解性的影響,溶劑型聚氨酯黏合劑只能與為數有限的其他類黏合劑共混。
(6)水性聚氨酯黏合劑氣味小,操作方便,殘膠易清理。而溶劑型聚氨酯黏合劑在使用中還需耗用大量溶劑,清理時也不及水性黏合劑方便。
2.水性聚氨酯黏合劑的溶液特性
(1)粒徑
水性聚氨酯黏合劑的外觀與聚氨酯分散在水中的粒徑有密切聯系。粒徑越小,乳液外觀越透明。當粒徑小于0.00lμm時,水性聚氨酯黏合劑呈透明的水溶液;當粒徑在0.00l~0.1μm之間時,呈帶藍光的半透明白色乳液;當粒徑大于0.1μm時,是白色乳液。不同的乳液,微粒的粒徑大小有一定范圍。粒徑的大小與聚氨酯材料的配方、分子量大小及其親水成分的含量有關。乳化時,剪切力越大,則乳液的粒徑越細。復合用黏合劑的粒徑越細,乳液的各項性能越好。
(2)乳液穩定性
影響乳液儲存穩定性的主要因素有兩個:聚氨酯的粒徑及其抗水解性能。可以使用離心沉降方法模擬儲存穩定性。如果在離心機上以3000轉/分鐘的轉速離心沉降15分鐘,沒有沉淀析出,可以認為乳液體系有6個月的儲存期。
如果所設計的聚氨酯黏合劑的耐水性能較差,在儲存過程中就容易水解,產生-COOH基團,降低體系的pH值,將使乳液體系遭到破壞,產生凝聚。酸性物質或多價金屬離子會使陰離子型聚氨酯乳液產生凝聚;堿對陽離子型聚氨酯乳液的穩定性影響很大。
(3)表面張力
表面張力是影響黏合劑對被黏結基材潤濕性的重要因素。為了能有效地用水性聚氨酯黏合劑黏結低能表面,可添加潤濕劑(流平劑),以降低乳液的表面張力。
(4)黏結性
水性聚氨酯黏合劑分子結構中含有較多的極性基團,對多種基材特別是極性基材有良好的黏結性。和溶劑型黏合劑相似,其對不同基材的黏結強度也不同。
1.水性聚氨酯黏合劑的特點
與溶劑型聚氨酯黏合劑相比,水性聚氨酯黏合劑除了以水為基本介質,具有不燃、氣味小、不污染環境、節能、操作加工方便等優點外,還具有下述特點。
(1)大多數水性聚氨酯黏合劑中不含-NCO基團,因而主要是靠分子內的極性基團產生內聚力和黏附力進行固化。而溶劑型或無溶劑型單組分及雙組分聚氨酯黏合劑可充分利用-NCO基團的反應,在固化過程中增強黏結性能。水性聚氨酯中含有-COOH、-OH等基團,在適宜條件下可參與反應,使黏合劑產生交聯。
(2)除了外加的高分子增稠劑外,影響水性聚氨酯黏度的重要因素有離子電荷、核殼結構、乳液粒徑等。聚合物分子上的離子及反離子(指溶液中與聚氨酯主鏈、側鏈中所含的離子基團極性相反的自由離子)越多,黏度越大;而固體含量、聚氨酯樹脂的分子量、交聯劑等因素對水性聚氨酯黏度的影響并不明顯。這有利于水性聚氨酯的高分子量化,以提高黏合劑的內聚強度。與之相比,溶劑型聚氨酯黏合劑黏度的主要影響因素有聚氨酯的分子量、支化度、膠液的濃度等。相同的固體含量情況下,水性黏合劑的黏度較溶劑型黏合劑要小。
(3)黏度是黏合劑使用性能的一個重要參數。水性聚氨酯黏合劑的黏度一般通過水溶性增稠劑和水來調整。而溶劑型黏合劑可通過提高固含量、聚氨酯的分子量或選擇適宜溶劑來調整。
(4)由于水的揮發性比有機溶劑差,故水性聚氨酯黏合劑干燥速度較慢,并且由于水的表面張力大,對表面疏水性基材的潤濕能力差。如果大部分水分還未從黏結層揮發出來,則不容易得到連續性的膠層。由于大多數水性聚氨酯黏合劑是以含親水性的聚氨酯為主要固體成分,膠膜干燥后若不形成一定程度的交聯,則耐水性不佳。
(5)水性聚氨酯黏合劑可與多種水性樹脂混合,以改進性能或降低成本。但應注意離子型水性黏合劑的離子性質和酸堿性,否則可能引起凝聚。因受到聚合物間的相容性或在某些溶劑中的溶解性的影響,溶劑型聚氨酯黏合劑只能與為數有限的其他類黏合劑共混。
(6)水性聚氨酯黏合劑氣味小,操作方便,殘膠易清理。而溶劑型聚氨酯黏合劑在使用中還需耗用大量溶劑,清理時也不及水性黏合劑方便。
2.水性聚氨酯黏合劑的溶液特性
(1)粒徑
水性聚氨酯黏合劑的外觀與聚氨酯分散在水中的粒徑有密切聯系。粒徑越小,乳液外觀越透明。當粒徑小于0.00lμm時,水性聚氨酯黏合劑呈透明的水溶液;當粒徑在0.00l~0.1μm之間時,呈帶藍光的半透明白色乳液;當粒徑大于0.1μm時,是白色乳液。不同的乳液,微粒的粒徑大小有一定范圍。粒徑的大小與聚氨酯材料的配方、分子量大小及其親水成分的含量有關。乳化時,剪切力越大,則乳液的粒徑越細。復合用黏合劑的粒徑越細,乳液的各項性能越好。
(2)乳液穩定性
影響乳液儲存穩定性的主要因素有兩個:聚氨酯的粒徑及其抗水解性能。可以使用離心沉降方法模擬儲存穩定性。如果在離心機上以3000轉/分鐘的轉速離心沉降15分鐘,沒有沉淀析出,可以認為乳液體系有6個月的儲存期。
如果所設計的聚氨酯黏合劑的耐水性能較差,在儲存過程中就容易水解,產生-COOH基團,降低體系的pH值,將使乳液體系遭到破壞,產生凝聚。酸性物質或多價金屬離子會使陰離子型聚氨酯乳液產生凝聚;堿對陽離子型聚氨酯乳液的穩定性影響很大。
(3)表面張力
表面張力是影響黏合劑對被黏結基材潤濕性的重要因素。為了能有效地用水性聚氨酯黏合劑黏結低能表面,可添加潤濕劑(流平劑),以降低乳液的表面張力。
(4)黏結性
水性聚氨酯黏合劑分子結構中含有較多的極性基團,對多種基材特別是極性基材有良好的黏結性。和溶劑型黏合劑相似,其對不同基材的黏結強度也不同。