化学因素对水性聚氨酯树脂粘接强度的影响分析

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分类: 水性聚氨酯 |
影响黏合牢固度的化学要素主要涉及分子极性特征、分子量规模、分子构造形态(包括侧链数量与尺寸)、分子量散布情况、分子的结晶倾向、分子对外界条件的稳定程度(如转变温度、降解现象)以及黏合剂与被黏物内部其他成分的特性、酸碱度等关键因素。
极性特征:水性聚氨酯树脂富含诸如氨酯键、脲键、离子键等多种极性官能团,对众多基底材料,特别是极性基底与多孔性材料展现出较好的黏附性能。与溶剂型黏合剂类似,其对不同基底的黏合牢固度存在差异性。通常而言,黏合剂与被黏物的极性特征会作用于黏合牢固度,但这并不意味着极性增强必然导致黏合强度提升。通过调整界面区域的极性,例如对聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等材料实施等离子表面改性,引入羟基、羰基或羧基等极性基团,能有效提升材料的可黏合性。
分子量规模:聚合物的分子量直接关联到聚合物分子间的相互作用力,进而影响其玻璃化转变温度Tg与熔点Tm。这些相互作用力的大小是决定物质熔沸点的重要因素。因此,无论是作为黏合剂还是作为被黏物,聚合物的分子量都是影响黏合牢固度的关键因素。水性聚氨酯树脂的分子量增大时,最终胶膜的机械强度也随之提升,但分子量对水性聚氨酯乳液的黏度及润湿性能影响相对较小。水性聚氨酯合成中的-NCO/-OH比例是控制分子量的直接因素,因此在设计黏合剂配方及生产流程中需予以重视。
酸碱度(pH值):对于水性聚氨酯黏合剂而言,其pH值与产品的存储稳定性、适用期限紧密相关,同时也会影响黏合牢固度和黏合寿命。当酸碱条件对黏合材料产生显著影响时,往往对黏合过程不利,特别是多孔的木材、纸张等纤维类材料更易受酸碱影响。预先用碱性溶液处理木材表面,通常能获得牢固的接头。然而,还需关注胶层的pH值,其对胶层内部的影响比被黏接表面更为明显。
溶剂与助剂作用:相较于溶剂型聚氨酯黏合剂,水性聚氨酯黏合剂的水挥发速度较慢,需要更长的干燥时间和更高的温度。同时,水的高表面张力导致其与疏水性基底的润湿能力较差。若在大部分水分未挥发或被多孔性基底吸收前突然加热干燥,难以形成连续均匀的胶层,进而影响黏合效果。此外,由于多数水性聚氨酯胶以含亲水性聚氨酯为主要固体成分,并可能含有水溶性高分子增稠剂,若胶膜干燥后未形成足够程度的交联,其耐水性将较差。但通过合理选择原料、配方、制备工艺及黏合技术,如使用水性表面处理剂对疏水性基底进行预处理,使其具备一定的极性和亲水性,促进胶液良好浸润,形成连续的胶膜,并配合适当的干燥固化工艺,即可实现理想的黏合强度,达到与溶剂型聚氨酯黏合剂相当甚至更优的效果。
直接制备的水性聚氨酯黏度较低,作为黏合剂使用时需适当提升其黏度。增稠剂主要分为碱溶胀型和缔合型两大类,阴离子型乳液常采用碱溶胀型聚丙烯酸溶液或PU水溶液等。这些增稠剂对黏合强度也会产生一定影响,例如,在特定水性聚氨酯胶中加入5%的EVA乳液,胶膜的强度下降了20%,因此,在使用这些助剂时应注意对胶性能的影响。达威华泰水性聚氨酯