水性复合胶粘剂的发展趋势

目前在水性聚氨酯复合胶粘剂的研发工作主要致力于降低成本、提高性能。研究的重点集中在对水性聚氨酯改性方法方面。水性聚氨酯乳液是水性聚氨酯胶粘剂的基础物质和关键组分，它的性能直接决定胶粘剂的最终性能。为了获得耐高温、性能好、耐水性佳、初粘力大、固化快的优良的水性聚氨酯，通常需要对其进行改性。改性的方法主要有：交联改性、共混改性、共聚改性和助剂改性。
1交联改性
交联改性是通过化学键的形式将线型的聚氨酯大分子连接在一起，形成具有网状结构的聚氨酯树脂，是将热塑性的聚氨酯树脂转变为热固型树脂较有效的一种途径。按照交联方法的不同，可将其细分为内交联法和外交联法。所谓内交联，指通过原料的选择，制得部分支化和交联的聚氨酯乳液或引入可反应的官能团，经热处理后形成交联的胶膜，这些方法称为内交联法。内交联方法的缺点是预聚物的粘度高，同时必须控制支化和交联度，否则在乳化前预聚体可能产生凝胶。在乳化时用多元胺交联也可能使颗粒粗化，成膜性能不好。本身已交联的聚氨酯乳液其成膜性一般没有热塑性的好，即聚氨酯微粒间聚集性差，所以用外交联改性。
所谓外交联改性，指在使用前添加交联剂组分于水性聚氨酯主剂中，在溶剂挥发过程中或挥发后发生化学反应，形成交联的胶膜。与内交联相比，外交联改性的优点是所得到的乳液性能好，并且可根据交联剂品种及用量的不同，调节胶粘剂的性能；缺点是双组分胶粘剂操作不方便，需要计量和混合。外交联改性常用的材料有环氧化合物、多元胺、氨基树脂等，有时为了更好地改善水性聚氨酯胶粘剂的性能，可以采用同时添加内交联剂和外交联剂的方法，通过双重作用对聚氨酯胶粘剂进行交联。
2共混改性
为了降低成本、改善聚氨酯的某方面性能，可以把水性聚氨酯胶粘剂与其他水性树脂共混改性，但要注意离子型水性胶粘剂的离子性质和酸碱度，以免共混时引起凝胶。水性聚氨酯可与丙烯酸酯乳液、氯丁胶乳、EVA乳液、环氧树脂乳液、水性脲醛树脂等其他水性树脂共混，组成新的高性能水性胶粘剂。
3共聚改性
目前，对水性聚氨酯胶粘剂与羧甲基纤维素、聚乙烯醇、醋酸乙烯、丁苯橡胶、环氧树脂、聚硅氧烷和丙烯酸酯的共聚改性均有研究，其中尤以后三类复合乳液的研究最为活跃。
丙烯酸酯改性——接枝和嵌段共聚改性
在各种改性方法中，引人注目的是聚氨酯-聚丙烯酸酯改性复合乳液的研究。丙烯酸酯具有优异的耐侯性，即耐紫外光照射不易分解变黄，能持久保持原有的色泽和光泽，较好的耐酸碱盐腐蚀，极好的柔韧性。但存在硬度大、不耐溶剂等缺点。若用丙烯酸酯对水性聚氨酯改性，则可以把二者的优点结合起来，从而制备出高性能的水性聚氨酯胶粘剂，大大拓宽其应用范围。聚氨酯-聚丙烯酸酯改性树脂将两种材料的最佳性能融合于一体，可生产出高固含量的水性树脂，降低加工能耗，提高生产率，具有独特的粘结性能。其固化物柔软、耐磨、耐湿擦、耐水解性能优异。经过丙烯酸酯改性的水性聚氨酯兼有聚氨酯和聚丙烯酸酯两者的优点，因此被誉为“第三代水性聚氨酯”，是国内外现阶段研发热点。近期大多采用在水性聚氨酯中乳化聚合丙烯酸酯单体，制备聚氨酯-聚丙烯酸酯的方法。这样可形成具有核壳复相结构胶粒的聚氨酯-聚丙烯酸酯。这一核壳结构赋予乳液优异性能。如何采用适宜的工艺条件，选用特种原料将两种不同的聚合原理结合，使其形成理想的核壳复相结构胶粒，是聚氨酯-聚丙烯酸酯的制备关键。
聚氨酯-聚丙烯酸酯改性复合胶粘剂国内外均有工业产品，具代表性的有高盟公司YH610/YH05，用于食品软包装复合。聚氨酯-聚丙烯酸酯体系中，聚氨酯可实现交联反应，且含有氢键，故其内聚强度、剥离强度、剪切强度以及耐热性、耐水性和耐包装袋内含物均比单组份聚丙烯酸酯胶粘剂优异，与溶剂型PU相比，其粘接性能相当。
环氧树脂复合改性
环氧树脂具有优异的粘接性能、热稳定性、耐化学性、高模量、高强度，是含羟基的化合物，可直接参加水性聚氨酯的合成反应，可以将支化点引入聚氨酯主链，使之形成部分网状结构，提高水性聚氨酯胶粘剂胶膜的硬度和拉伸强度等机械性能，改善胶膜的耐热性、耐水性和耐溶剂性等性能。如高盟公司水性复合粘合剂YH600/YH600B，短时间可耐170℃的高温。
有机硅改性
聚硅氧烷俗称有机硅，是一类分子结构特殊的化合物：既含有有机基团，又含有无机Si-O结构，集有机物与无机物功能于一体，有利于与有机和无机化合物偶联，有利于与无机基材粘接。它具有优异的介电性、气体渗透性、高温稳定性、低温柔韧性、高弹性和可塑性、耐UV性和耐候性等；表面能低，生物相容性、防水性和表面防污染性突出。但聚硅氧烷分子链间作用力较小，导致力学性能不够理想，与基材的粘附性也较差。若将聚硅氧烷和水性聚氨酯共聚改性，可获得物理机械性能互补的材料。这类材料集两类化合物之优点，具有低玻璃化转变温度和低表面能，热稳定性、光化学稳定性优良，吸水性低，生物相容性好的特点，有很好的市场前景。近几十年来，许多研究者都希望把聚硅氧烷和聚氨酯的优点结合起来，提高水性聚氨酯的耐水性和耐侯性。由于聚硅氧烷与聚氨酯溶解度参数相差很大，简单共混的效果不好，必须共聚改性。目前有机硅对水性聚氨酯的共聚改性方法有：（1）硅醇改性法；（2）氨烷基封端的聚硅氧烷改性法；（3）羟烷基封端的聚硅氧烷改性法；（4）用烷氧基硅烷交联改性法等。