水性聚氨酯膠粘劑發(fā)展趨勢
目前水性聚氨酯膠粘劑存在的問題:
(1)固含量較低;2)干燥固化速度慢;3)潤濕性能較差;4)初黏性能較差;5)耐水性能、耐熱性能較差;6)貯存穩(wěn)定性較差;
水性聚氨酯的發(fā)展趨勢:1)提高水性聚氨酯的粘接強(qiáng)度,尤其是初始粘接強(qiáng)度,縮小其與傳統(tǒng)溶劑型 PU 之間的差距。
(1)固含量較低;2)干燥固化速度慢;3)潤濕性能較差;4)初黏性能較差;5)耐水性能、耐熱性能較差;6)貯存穩(wěn)定性較差;
水性聚氨酯的發(fā)展趨勢:1)提高水性聚氨酯的粘接強(qiáng)度,尤其是初始粘接強(qiáng)度,縮小其與傳統(tǒng)溶劑型 PU 之間的差距。
目前水性聚氨酯膠粘劑存在的問題:
(1)固含量較低:目前水性聚氨酯(WPU)的固含量能達(dá)到45% 體系少,導(dǎo)致干燥和運(yùn)輸費(fèi)用成本高,而提高固含量導(dǎo)致體系黏度有所增大造成乳化分散困難,乳液穩(wěn)定性降低。
(2)干燥固化速度慢:水的比熱容和蒸發(fā)潛熱高,所以水的揮發(fā)、干燥慢,從而導(dǎo)致膠粘劑的固化時間久,增加了能耗,導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低。
(3)潤濕性能較差:水的表面張力比普通溶劑大三倍,以水作為溶劑,對低能表面潤濕能力較差。
(4)初黏性能較差:未改性水性聚氨酯膠粘劑相比改性后的初黏性差,對施工所產(chǎn)生的影響較大。
(5)耐水性能、耐熱性能較差:大多數(shù)水性聚氨酯膠粘劑為線型熱塑性,再加上其分子鏈上含有親水基團(tuán),因此導(dǎo)致耐水性能和耐熱性能較差。
(6)貯存穩(wěn)定性較差:存儲穩(wěn)定性隨著水性聚氨酯膠粘劑體系固含量的增大及交聯(lián)度的增大而變差。
(1)固含量較低:目前水性聚氨酯(WPU)的固含量能達(dá)到45% 體系少,導(dǎo)致干燥和運(yùn)輸費(fèi)用成本高,而提高固含量導(dǎo)致體系黏度有所增大造成乳化分散困難,乳液穩(wěn)定性降低。
(2)干燥固化速度慢:水的比熱容和蒸發(fā)潛熱高,所以水的揮發(fā)、干燥慢,從而導(dǎo)致膠粘劑的固化時間久,增加了能耗,導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低。
(3)潤濕性能較差:水的表面張力比普通溶劑大三倍,以水作為溶劑,對低能表面潤濕能力較差。
(4)初黏性能較差:未改性水性聚氨酯膠粘劑相比改性后的初黏性差,對施工所產(chǎn)生的影響較大。
(5)耐水性能、耐熱性能較差:大多數(shù)水性聚氨酯膠粘劑為線型熱塑性,再加上其分子鏈上含有親水基團(tuán),因此導(dǎo)致耐水性能和耐熱性能較差。
(6)貯存穩(wěn)定性較差:存儲穩(wěn)定性隨著水性聚氨酯膠粘劑體系固含量的增大及交聯(lián)度的增大而變差。
水性聚氨酯的發(fā)展趨勢:如今,隨著環(huán)保政策要求越來越嚴(yán)格,對膠粘劑性能的環(huán)保要求必將越來越高,所以復(fù)合材料的綠色化、環(huán)保化必將越來越受到重視,對膠粘劑中減少VOC含量的需求也將愈加急迫。因此,以下提到的幾點(diǎn)必將成為水性聚氨酯未來發(fā)展趨勢。
(1)提高水性聚氨酯的粘接強(qiáng)度,尤其是初始粘接強(qiáng)度,縮小其與傳統(tǒng)溶劑型 PU 之間的差距。在合成水性聚氨酯的過程中要較少或完全不使用有機(jī)溶劑,從而真正地達(dá)到環(huán)保方面的要求,提高合成水性聚氨酯的固含量來減少運(yùn)輸和使用的成本。
(2)利用生物質(zhì)資源來改性水性聚氨酯,比如天然高分子化合物及天然松香樹脂等改性水性聚氨酯。天然高分子化合物主要有纖維素、淀粉等,尤其是纖維素作為一種可降解、可再生的生物質(zhì)資源,在航天和醫(yī)學(xué)方面等受到了極大的關(guān)注。近年來,如何更加充分、高效地利用纖維素已成為眾多科學(xué)家關(guān)注的焦點(diǎn)問題,因此用生物質(zhì)資源改性水性聚氨酯將成為未來改性水性聚氨酯的趨勢之一。
(3)采用功能性石墨烯材料作為改性劑來改性水性聚氨酯。由于石墨烯是只有單層原子的厚度、具有蜂窩特殊結(jié)構(gòu)的二維碳原子晶體,是目前世界上最薄的材料之一,因此石墨烯有望憑借其優(yōu)異的電學(xué)性能、熱學(xué)性能和力學(xué)性能,成為聚合物基復(fù)合材料的優(yōu)質(zhì)填料,賦予聚合物基復(fù)合材料優(yōu)異的性能,從而拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。另外,采用石墨烯為填料來與水性聚氨酯進(jìn)行復(fù)合,不僅能賦予其較為優(yōu)良的力學(xué)性能及熱穩(wěn)定性,還可使其具有良好的導(dǎo)電性。
(4)近年來,超支化聚合物,尤其是具有三維結(jié)構(gòu)和大量端基特殊結(jié)構(gòu)的大分子聚合物,逐漸發(fā)展起來。由于超支化聚合物具有的特殊結(jié)構(gòu),在聚合物的改性方面、藥物釋放方面及膠粘劑等領(lǐng)域中均具有廣泛的應(yīng)用前景。其中端羥基超支化聚合物與異氰酸酯的化學(xué)反應(yīng)活性較高,將其作為水性聚氨酯的改性劑,有望制得綜合性能優(yōu)異并且兼具超支化結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和水性聚氨酯優(yōu)點(diǎn)的改性水性聚氨酯材料。
(1)提高水性聚氨酯的粘接強(qiáng)度,尤其是初始粘接強(qiáng)度,縮小其與傳統(tǒng)溶劑型 PU 之間的差距。在合成水性聚氨酯的過程中要較少或完全不使用有機(jī)溶劑,從而真正地達(dá)到環(huán)保方面的要求,提高合成水性聚氨酯的固含量來減少運(yùn)輸和使用的成本。
(2)利用生物質(zhì)資源來改性水性聚氨酯,比如天然高分子化合物及天然松香樹脂等改性水性聚氨酯。天然高分子化合物主要有纖維素、淀粉等,尤其是纖維素作為一種可降解、可再生的生物質(zhì)資源,在航天和醫(yī)學(xué)方面等受到了極大的關(guān)注。近年來,如何更加充分、高效地利用纖維素已成為眾多科學(xué)家關(guān)注的焦點(diǎn)問題,因此用生物質(zhì)資源改性水性聚氨酯將成為未來改性水性聚氨酯的趨勢之一。
(3)采用功能性石墨烯材料作為改性劑來改性水性聚氨酯。由于石墨烯是只有單層原子的厚度、具有蜂窩特殊結(jié)構(gòu)的二維碳原子晶體,是目前世界上最薄的材料之一,因此石墨烯有望憑借其優(yōu)異的電學(xué)性能、熱學(xué)性能和力學(xué)性能,成為聚合物基復(fù)合材料的優(yōu)質(zhì)填料,賦予聚合物基復(fù)合材料優(yōu)異的性能,從而拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。另外,采用石墨烯為填料來與水性聚氨酯進(jìn)行復(fù)合,不僅能賦予其較為優(yōu)良的力學(xué)性能及熱穩(wěn)定性,還可使其具有良好的導(dǎo)電性。
(4)近年來,超支化聚合物,尤其是具有三維結(jié)構(gòu)和大量端基特殊結(jié)構(gòu)的大分子聚合物,逐漸發(fā)展起來。由于超支化聚合物具有的特殊結(jié)構(gòu),在聚合物的改性方面、藥物釋放方面及膠粘劑等領(lǐng)域中均具有廣泛的應(yīng)用前景。其中端羥基超支化聚合物與異氰酸酯的化學(xué)反應(yīng)活性較高,將其作為水性聚氨酯的改性劑,有望制得綜合性能優(yōu)異并且兼具超支化結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和水性聚氨酯優(yōu)點(diǎn)的改性水性聚氨酯材料。
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