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水性PU樹脂知識大全(樹脂合成,黏度,固含量,膜軟硬度等)

水性PU樹脂就是通過水代替有機溶劑作為分散介質的聚氨酯體系,是一種新型環保型高分子材料。因其優異的環保性、優良的機械性能,以及與其他水性樹脂的相容性好,水性PU樹脂被廣泛的應用作膠粘劑、塗料、塗層類產品。

水性PU樹脂的合成:

水性PU樹脂的合成一般是先將二異氰酸酯、低聚物多元醇、擴鏈劑進行預聚反應,這一步的反應機理屬於逐步聚合反應。反應生成一定分子量預聚體或高分子量的PU樹脂後,再采用相轉移法將其乳化在水中,即可合成水性PU樹脂。

水性PU樹脂合成原料:

多異氰酸酯:常用的品種有芳香族二異氰酸酯,包括TDI、MDI;脂肪族二異氰酸酯HDI和脂環族二異氰酸酯IPDI、HMDI等等。芳香族PU的力學性能較好,不過由於苯環的存在,不耐黃變、其熱活化溫度較高,限制瞭其應用范圍。脂肪族或脂環族PU的耐水解性能、儲存溫度性也比芳香族聚氨酯要好,更具有優異的耐黃變性能。高品質的水性PU樹脂一般均采用脂肪族或脂環族異氰酸酯合成。

大分子多元醇:水性PU樹脂合成所用的大分子多元醇主要是聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚乙二醇、聚四氫呋喃醚、聚酯酰胺、丙烯酸多元醇等等。其中聚醚型聚氨酯中的醚基易旋轉,具有較好的柔順性,較好的低溫性能,並且醚基不易水解,耐水性能優於聚酯型聚氨酯。但由於聚酯本身的耐水解性較差,故一般原料制得的聚酯型水性聚氨酯,其儲存周期相對較短。

擴鏈劑:小分子擴鏈劑有1,4-丁二醇、乙二醇、已二酸醇、乙二胺等,親水擴鏈劑是對端異氰酸酯及的聚氨酯預聚體進行擴鏈的同時引入親水性基團的物質,分為陰離子型、陽離子型和非離子型三種,常用的有二羥甲基丙酸(DMPA)、乙二氨基乙磺酸鈉、二乙烯三胺、甲基二乙醇胺等。這些結構中通常帶有羧基、磺酸基或仲氨基,當其側鏈掛到聚氨酯分子鏈上,會使PU鏈段上帶有能被離子化的功能性集團。

中和劑:也叫成鹽劑,能將羧基、磺酸基等基團反應形成聚合物鹽或者生成離子基團的試劑。陰離子型水性PU使用的中和劑主要有三乙胺、氨水、氫氧化鈉等,陽離子型水性PU使用的中和劑主要有醋酸、CH3I、環氧氯丙烷等。

溶劑:常用的溶劑是丙酮,因為水性PU在反應過程中黏度會增大,導致攪拌困難,反應不充分,加入丙酮以降低粘度,利於攪拌使反應充分。丙酮沸點低,合成後將水性PU中的丙酮脫除即可。

水性PU樹脂的性能優勢:

1.因為分散介質是水,所以無毒、不易燃燒、不污染環境、節能安全可靠。運輸安全,工作環境好。體系中不含有毒的-NCO基團,產品無有毒溶劑殘留,產品安全、環保。

2.水性PU樹脂的透濕透氣性要遠遠好於同類溶劑型PU產品,因為水性PU樹脂的親水性強,因此和水的結合能力強,產品具有很好的透濕透氣性。

3.水作為連續相,使得水性聚氨酯體系粘度與聚氨酯樹脂分子量無關,且比相同固含量的溶劑型PU粘度低,加工方便,易操作。

4.水性PU樹脂體系可以與其他水性乳液共混或共聚共混,可降低成本或得到性能更多樣化、優異的PU乳液。

5.水性PU樹脂成膜性能好,粘接牢固,耐寒、耐水、耐溶劑、耐磨。因其軟硬度可調,大大的拓寬瞭水性PU樹脂的應用領域,硬的水性PU可作為水性地坪漆、水性木器漆,軟的水性PU可用作織物的柔軟塗層整理等等。

水性PU樹脂的應用領域:

材料復合:PVC、PP、ABS、XPE、PU、PET、木材、佈、紙張等材料的粘接復合;

汽車內飾膠:汽車內飾包覆膠(門內板、儀表臺、扶手等包覆),汽車內飾植絨膠(儲物盒、密封條、後備胎蓋板等植絨)。

植絨膠水:可用在各種塑料件(PVC、ABS、PU…)、海綿、金屬件等材料上的靜電植絨。

真空吸塑膠:聚氯乙烯(PVC)等軟體材料和密度板、刨花板、木材等的真空吸塑成型,應用在免漆門、櫥櫃、電腦桌、音箱板等。

金屬、玻璃、石材、木材、橡膠、塑料、織物等材料的塗料(塗層),作為金屬、玻璃、石材等塗層,起到表面增強增亮、耐磨損抗老化、耐溶劑防腐蝕、耐高低溫耐酸堿等優異性能。作為織物整理時,可起手感柔軟舒適、防水透氣透濕、顏色明亮美觀、防皺防縮抗起球等作用。

水性pu樹脂的顏色:

水性pu樹脂在合成時會由於原料的區別、配方組成等有著不同的影響,顏色會從白、白透、透、透亮的等不同顏色。另外可根據不同要求添加水性的顏料,從而使乳液展現出不同的顏色。如玻纖浸潤過程中,可添加不同顏料,使玻纖更具有美觀。測試在PET膜時上粘接性能時,由於pu樹脂幹燥後膜是透明的,不利於觀察與測試,添加一些色漿後可以使塗膜直觀方便測試。

水性pu樹脂氣味:

一般來說,水性pu樹脂是沒有刺激性氣味的,隻有著淡淡的樹脂味道,陽離子水性pu樹脂可以聞到輕微的酸味,如白醋味道一樣。另外針對某些行業如化妝品行業的指甲油、紋身貼等,水性pu樹脂中還可以添加香料,使產品有著特別的香味。

水性pu樹脂粘度:

水性pu樹脂濃度梯度范圍很廣,粘度小的可以有水一般流動性能,大到可以和牙膏一樣粘稠。如需要噴塗,粘度不能太大,反之會堵住噴槍,造成施工麻煩;在做海綿與佈復合或者海綿上植絨(粉撲植絨)時,需要考慮到膠水滲透到海綿中的情況,需要通過調節粘度使pu樹脂恰好可以停留在海綿表面,這樣效果最好。做瓷磚、地板、墻面縫隙美縫劑時,因為這些縫隙比海綿的縫隙大的多,則需要通過增稠劑把pu樹脂調成和牙膏一樣,不能有流動性。

水性pu樹脂固含量:

水性pu樹脂固含一般不會超過50%,在30-40%居多,這樣也有利於生產和運輸。水性pu樹脂可以與水以任意比例互溶,對於某些織物整理,需要把水性pu樹脂稀釋幾十倍甚至更多,然後把織物浸潤到水性pu樹脂乳液中,幹燥後即可獲得一些特殊的性能(防起毛、提升手感、高亮等)。

水性pu樹脂pH:

有陰離子水性pu樹脂,pH>7;非離子水性pu樹脂,pH=7,主要針對有耐電解質要求時使用水性pu樹脂;陽離子水性pu樹脂,pH<7,針對酸性環境中使用,如與其他酸性乳液共混,則可以選用陽離子水性pu樹脂。

水性pu樹脂膜軟硬度:

水性pu樹脂可以通過調整配方把膜可以從軟而韌調整到硬而強,軟的斷裂伸長率達到1500%以上,硬的硬度可以達到2H以上,大部分水性pu樹脂成膜溫度要求不是很高,低溫也可以成膜。

水性pu樹脂固化劑:

有多異氰酸酯固化劑或氮丙啶類固化劑等,針對有耐水、耐溶劑、耐溫等要求,而水性pu樹脂本身達不到這種要求的,通過添加固化劑可以有效的提升耐水、耐酒精等性能。

水性pu樹脂相關助劑:

水性pu樹脂主要使用的助劑有針對粘度調節所使用的增稠劑;混合攪拌過程或者運輸過程產生氣泡所使用的消泡劑;流平性不好、縮孔等需要添加流平、潤濕劑等;與其他不同酸堿性乳液相混合時防止體系不相容所需要添加的pH調節劑;不同應用場景下對膜的幹燥速度要求不一樣,則需要添加成膜助劑或低沸點的溶劑增加幹燥速度。

水性pu樹脂幹燥速度:

由於是水性的,水分的揮發不如有機溶劑揮發的快,所以水性pu樹脂幹燥速度慢,另外幹燥速度還與塗膜的厚度、環境溫度、濕度有關系。塗膜太厚,表面一層先幹燥後形成致密的膜,從而很大程度影響內部水分子的揮發,從而需要更長的時間才可以幹燥完全。溫度高,水分子運動加快,會更快的流向環境中去,加快幹燥速度;濕度過高,環境中的水分子抑制pu樹脂中水分子的擴散,從而降低幹燥速度。

水性pu樹脂的價格:

這可能是我們比較關註的問題,部分消費者隻是聽說水性pu樹脂好,然後都去買水性pu樹脂。例如市面上熱門的水性pu防水塗料,每公斤價格在幾塊錢左右,這類防水塗料打著水性pu的牌子,蹭水性pu的熱度。這類防水塗料有的是水性pu樹脂和其他高分子乳液相混配的,有的根本就不含水性pu樹脂。真正純的水性pu樹脂價格一般在每公斤20以上,性能要求高的價格則會更高。

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