水性胶黏剂

水性胶黏剂

摘要：

水性胶黏剂，以水为溶剂或分散剂而制备成的一种环境友好型胶黏剂，无毒害、无污染。我国胶黏剂发展至今，其运用已扩展到到了木材加工、建、汽车、轻工等领域，为符合日趋严格的环保法规，发达国家大力研制和开发水基和热熔性等无溶剂胶粘剂。因此水性胶黏剂成为了行业的宠儿，发展符合“环保、健康、安全”三大要求的环保型绿色胶粘剂已势在必行。水性胶黏剂根据其材料、应用和溶剂有不同的分类，所以其产品品种想当丰富，在市面上受到各企业和消费者的青睐。因为其溶剂是水，还有其他原料的性质的缺陷和应用场所的苛刻，导致合成的水性胶黏剂在性能方面存在不足，不能满足行业生产条件，因而需要对其改性。

Abstract：

Aqueous adhesive,using water as a solvent or dispersing agent and preparation of an environmental friendly adhesive,no poison and no pollution.Since the development of our country adhesive,it has been used to timber processing, building, automobile, light industry and other fields, to meet the increasingly stringent environmental regulations,developed focus on the research and development of water-based, hot melt or solvent-free adhesives.So water-based adhesive industry has become the darling,development in line with the" environmental protection, health, safety" three requirements of environment-friendly adhesive has be imperative. According to their materials, application and solvent ,aqueous adhesives have different classification,so the product varieties to be rich, it get various enterprises and consumers in the market. Because of the solvent is water, and other raw materials properties of defects and application of harsh, led to the synthesis of aqueous adhesives in terms of performance is inadequate, unable to meet the industry's production conditions, resulting in the need for its modification.

关键词：

溶剂无毒发展改性工业

Keyword：

solvent non-toxic development modified industry

正文：

水性胶黏剂是以树脂为黏料，以水为溶剂或分散剂，取代对环境有污染的

有毒有机溶剂，而制备成的一种环境友好型胶黏剂[1]。现有水基胶粘剂并非100%无溶剂的，可能含有有限的挥发性有机化合物作为其水性介质的助剂，以便控制粘度或流动性。优点主要是无毒害、无污染、不燃烧、使用安全、易实现清洁生产工艺等，缺点包括干燥速度慢、耐水性差、防冻性差。

一、工业背景

胶粘剂具有应用广泛，使用简便，经济效益高等许多特点，所以越来越多地代替机械联结，其运用已扩展到到了木材加工、建、汽车、轻工等领域。为符合日趋严格的环保法规，发达国家大力研制和开发水基和热熔性等无溶剂胶粘剂。早在1998年发达国家合成胶粘剂市场上，水基占50%，热熔胶约占20%，而溶剂仅占20%。我国合成胶粘剂产量早在2006年就达到了280万吨。但是由于我国环保法规的不健全以及特殊的国情使得水基胶粘剂在我国的发展远远落后于发达国家，国内合成胶粘剂仍以三醛胶为主。水基胶黏剂是胶黏剂发展的必然趋势，与溶剂型胶相比，具有无溶剂释放、环境友好、无毒、不可燃、使用安全、成本低等优点；其固含量可高达50%-60%；且分子量大，很小的上胶量就可以达到相当高的复合强度。

二、分类

⒈按材料分类：

聚乙烯醇类水性胶黏剂、乙烯乙酸酯类水性胶黏剂、丙烯酸类水性胶黏剂、聚氨酯类水性胶黏剂、环氧水性胶黏剂、酚醛水性胶黏剂、

有机硅类水性胶黏剂、橡胶类水性胶黏剂

⒉按应用分类：

建筑用水性胶黏剂、包装用水性胶黏剂、汽车用水性胶黏剂、

制鞋用水性胶黏剂、日用水性胶黏剂[2]

⒊按溶剂分类

水溶性和乳液型胶黏剂两种

三、特性与改性

1、水性聚氨酯（APU)胶粘剂

APU是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系，也称水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。水性聚氨酯以水为溶剂，无污染、安全可靠、机械性能优良、相容性好、易于改性。

APU胶粘剂无毒无污染，高分子量使它能形成性能优良的粘合膜，它具有耐低温、柔韧性、粘接性能好、胶膜物性可调节范围宽等优点；其分子结构中具有柔性分子链，表现出优良的耐冲击、耐疲劳、耐低温性能，还具有性能的可设计性，胶层从柔性到刚性的任意可调，可满足不同材料间的粘合需求；

目前，水性聚氨酯胶粘剂的合成方法已经比较成熟，主要有以下几种方法:

(1)在聚氨酯树脂结构中引入部分亲水基团，使其自乳化。

(2)丙酮法:先制得高粘度预聚体，再加丙酮降低粘度，再用亲水单体扩链，在高速搅拌下加入水中，通过强力剪切作用使之分散在水中，乳化后减压蒸馏回收

溶剂即制得PU水分散体系。

(3)封端异氰酸酯法:选择合适的封闭剂，将对水敏感的异氰酸酯的端- NCO基团保护起来，使其失去活性，再加入扩链剂和交联剂共乳化制成乳液使用时，通过一定温度及特种催化剂解蔽，再生成-NCO端基，扩链以制备水性聚氨酯[3]。缺点：

水性聚氨酯胶黏剂存在着干燥速度慢、对非极性基材润湿性差、初黏性低以及耐水性不好等问题。同时其乳胶膜的硬度、及力学性能也远远不足[4]。

改性：

（1）调整结构在保证乳液稳定性的前提下，亲水基团的含量尽可能低，可提高胶膜的耐水性;

（2）改进工艺采用工艺性能优良的乳化设备进行热处理，可提高胶膜的强度和耐水性。

（3）复合改性为了改善水性聚氨酯的某些性能，可与其他水性树脂如环氧树脂乳液、脲醛树脂等共混，制成新的水性胶黏剂，其性能有所提高。

（4）接枝改性在聚氨酯乳液中加人适量的苯乙烯单体，通过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将多异氰酸酯(或其预聚体)有机溶液分散在聚乙烯醇、羧甲基纤维素的水溶液中

（6）交联改性是提高水性聚氨酯性能的有效方法，可提高胶膜的耐水性、耐热性和粘接强度。

2、丙烯酸乳液胶粘剂

丙烯酸酯橡胶（ACM）是由丙烯酸烷基（CH2=CH-COOR）为主要单体，与少量带有可提供交联反应活性基团的单体共聚而成的一类弹性体。可根据分子设计和粒子设计方法合成出软硬程度不同的乳液胶黏剂。丙烯酸系聚合物具有优良的保色、透明性、耐光和耐候性、耐久性，低温性能好，对紫外线的降解作用不敏感，具有高粘接强度和剪切强度与优良的抗氧化性[5]。

缺点：

丙烯酸酯类乳液胶黏剂存在的问题是在耐水性、粘接性、耐热性等方面尚不能完全满足使用要求。

改性：

大量改性工作中核-壳结构粒子设计与有机硅改性受到研究者的极大重视。（1）.由于核壳结构乳胶粒的核-壳之间可能存在接枝、互穿或者离子键合，乳胶粒的核-壳结构化可以显着提高聚合物的耐磨、耐水、耐候、抗污、防辐射性、抗张强度、抗冲强度和粘接强度，改善透明性，降低最低成膜温度，改善加工性能。

（2）.经有机硅改性的(甲基)丙烯酸酯类乳液压敏胶具有较好的固化性，具有良好的粘接性、耐油耐溶剂性、耐候性、耐水性以及良好的透气性等。同时该乳液聚合稳定性好，涂膜具有柔软滑爽的手感、优良的耐水性和较好的机械强度[6]。

3、聚醋酸乙烯乳液（PV Ac）

醋酸乙烯酯工业品含二苯胺（DPA）、乙酸铜或氢醌（HQ）阻聚剂。

聚醋酸乙烯性质：无色粘稠液体或无色至微黄色透明玻璃状颗粒。无臭，有韧性和塑性。不因日光和热而着色或老化。30℃左右时软化。溶于乙醇、丙醇和苯、不溶于水和脂肪。

PV Ac乳液是最重要的乳液型胶黏剂之一，广泛应用于木材加工、家具组装、包装材料等领域，俗称白乳胶．但传统的PV Ac乳液耐寒、耐水、耐湿性能较差。改性：

一方面，通过醋酸乙烯酯单体与(甲基)丙烯酸酯、乙烯，含羟基、羧基的单体等进行共聚改性，改善耐水性和抗蠕变性能。

另一方面，可通过共聚合合成有互穿网络结构的乳液，由于聚合物网络间交叉渗透起到协同作用，改善了聚合物的性能。

此外，还可采用改性保护胶体进行改性，或者采用核壳聚合形成以无机物为核、醋酸乙烯为壳的复合粒子[7]。

4、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液

醋酸乙烯-乙烯共聚乳液，EV A(ethylene-vinyl acetate)乳液即醋酸乙烯-乙烯共聚乳液[8]。V AE乳液被广泛用于胶粘剂的基料。由于乙烯的引入，使VAc均聚物高分子链中无规则的嵌段共聚了乙烯软单体，活性增加，产生了内增塑作用。V AE乳液的特点：

（1）具有很好的机械性能和贮存稳定性;(2)胶膜耐碱性、抗蠕变性和耐高温性好;(3)有很好的湿粘性及很快的固化速度;(4)具有广泛的粘接性能;(5)具有较低的成膜温度；（6）胶膜具有较好的耐水耐酸碱；（7）内增塑性且表面张力低[9]

改性：

为了进一步提高胶膜的耐水性、耐溶剂性和强度，可采用以下改性方法来提高其性能和拓宽其应用范围。

（1）将两种或两种以上的聚合物乳液共混是最简便的改性方法。改善EVA乳液的耐水性和耐热性，其粘接强度大大提高；

（2）外加交联剂如氨基树脂或异氰酸酯改性。这种乳液对亲水或憎水基材均有良好的粘接力，且表现出优良的耐水耐候性；

（3）将EVA乳液与柔性单体，及醋酸乙烯、氯乙烯等硬性单体共聚，不仅可以提高EV A乳液的性能，使共聚乳液的Tg范围扩大，且能降低成本，增大EVA 乳液的应用范围。

水基环氧胶黏剂，水性环氧树脂通常是指环氧树脂以微粒、液滴或胶体形式分散于水相中所形成的乳液、水分散体或水溶液。

根据制备方法的不同，环氧树脂水性化有以下四种方法：机械法、化学改性法、相反转法和固化剂乳化法等。

5、水基环氧分散体

水基环氧分散体不含有机溶剂，可黏合多种类型基材，适当固化后可提高它的黏合强度和提供多种优良性质，且对环境友好，常用作层压胶黏剂、涂料、底漆、织物和玻璃胶黏剂、混凝土增黏剂等[10]。

6、其它类型水基胶黏剂，

①酚醛树脂乳液克服了溶剂型酚醛树脂的贮存稳定性差、易变色、可燃、成本高等缺点。一般以水溶性高分子作分散剂，采用后乳化的方式制备，主要用于耐水胶合板、纤维板等。

②脲醛树脂胶粘剂原料充足、价格低廉，胶接强度高、耐冷水性能好，是胶粘剂中用量最大的品种，广泛应用于木器加工、胶合板、刨花板、人造板的生产及室内装修等行业。

参考文献：

[1] 黄世强,孙争光,李胜彪.环保型胶黏剂[M].北京：化学工业出版社,2003.

[2] 李子东.实用胶黏技术[M].北京：新时代出版社,1997.

[3] 李延科,武清.水性聚氨酯乳液性能影响因素的研究[J].北京工业大学学报,2000,26（4）：5.

[4] 翁汉元.聚氨酯胶黏剂行业现状和发展展望[J].化学推进剂与高分子材料,2001,83:1-4.

[5] 杨宝武,中国胶黏剂[J]. 1992,（3）,35.

[6] 杨玉等.合成胶黏剂[M].北京:科学出版社,1980.

[7] 丁凤泉,宗树芸.黏合剂.1990,（2),26.

[8] 化工新型材料,[J]. 1984,(4),15.

[9] 建国我国合成胶黏剂现状及发展重点[J]. 建材工业信息,2001,10 :6.

[10] 李桂林,环氧树脂与环氧涂料[M].北京：化学工业出版社,2003.