交聯(lián)劑 針對水性聚氨酯的耐水性和耐熱性較差,可以在水性聚氨酯中引入交聯(lián)。它分為內(nèi)交聯(lián)和外交聯(lián),內(nèi)交聯(lián)主要用于單組分水性聚氨酯,外交聯(lián)主要用于雙組分水性聚氨酯。外交聯(lián)法所得的乳液性能好,并且可以根據(jù)不同的交聯(lián)劑品種及用量調(diào)節(jié)膠膜的性能,是目前工業(yè)上應(yīng)用最廣的一種方法。常用的外交聯(lián)劑有多官能團氮吡啶、甲氧甲醇化蜜胺、脲樹脂、碳化二亞胺、多元異氰酸、封閉異氰酸、多官能團的I—氮雜丙烷、氨基塑料以及環(huán)氧型交聯(lián)劑等. 隨著交聯(lián)劑用量的增加,膜的拉伸強度、耐水性,而溶劑性均增大。但是用量過大,會使膜的伸長率下降太多,同時使乳液顆粒粒徑變大,成膜的時候融合性差,反而使膜的強度降低。二 聚氨酯膠粘劑的研究進展 一些研究工作者按一定比例加入聚酯多元醇和聚醚多元醇的混合物,得到了性能較理想的聚氨酯預(yù)聚體。有資料報道,當聚酯/聚醚為35/65時,樣品的拉伸強度、斷裂強度、伸長率和硬度均較高。 異氰酸酯和醇羥基的當量比對自乳化水性聚氨酯的分散性能、膜的硬度、伸長率、回彈性以及永久變形性都有極大的影響。當nNCO(總)/nOH(總)趨于1時,形·成預(yù)聚物的分子量大,容易導(dǎo)致初期粘度偏大,分散困難;當nNCO(總)/nOH(總)偏大時,預(yù)聚物的粘度小,有利于分散,但乳化時剩余的一NCO與弱堿性胺類物質(zhì)作用生成過多的脲結(jié)構(gòu)而出現(xiàn)膠粒甚至凝膠。 鄭玉等試驗得出nNCO(總)/nOH(總)控制在1。2—1.8之間可以得到穩(wěn)定的乳液。在此區(qū)間內(nèi),nNCO(總)/nOH(總)值越大,膠膜越硬;nNCO(總)/nOH(總)值越小,膠膜越柔軟o Frisch用端羥基聚丁二烯、異佛爾酮二異氰酸酯(NCO/OH=1.8:1)和二羥甲基丙酸(DMPA/OH=1.8:1)進行反,應(yīng),用三乙胺中和并分散于水中,用乙二胺擴鏈,制得的分散液粘度<50cps,固含量為37。6%,伸長強度為1920PSI,伸長率為130%。,另外有多篇文獻報道最佳nNCO(總)/nOH(總)為1.2 李延科等研究了R值(即nNCO(初);對乳液性能—的影響,結(jié)果表明:膜的拉伸強度隨R值增大而增大,斷裂伸長率和吸水率隨R值增大而減小,膜的熱穩(wěn)定性隨R值的增大先增大后減??;綜合研究結(jié)果,當R=3.5時,膜的性能最好 孫國慶等通過實驗發(fā)現(xiàn),引入小分子量的1,4一丁二醇有利于游離TDI含量的降低;nNCO(總)/nOH(總)為1.8,反應(yīng)溫度為60℃—80℃,有機錫類催化劑用量在0.]%~0。2%時,只需反應(yīng)1.5h就可以使產(chǎn)品游離TDI質(zhì)量分數(shù)小于1% 張洪濤等研究過醇類擴鏈劑對水性聚氨酯性能的影響。對乙二醇、1,4一丁二醇和三羥甲基丙,烷比較發(fā)現(xiàn),乙二醇和1,4一丁二醇擴鏈劑用量增大,乳液粒徑減小,均一性增強;而三羥甲基丙烷使粒徑和分散性增大,穩(wěn)定性減小;0三宮能度醇類擴·鏈劑TMP能提高膠膜的耐水性r同時膠膜有較好的拉伸強度和斷裂伸長率。 郝廣杰等用馬來酸酐與聚丙二醚醇(分子量1000)反應(yīng)生成羧基酯多元醇,再與TDI一80、交聯(lián)劑、擴鏈劑等反應(yīng),制成含羧基的胺的水溶液中,、即得到水性聚氨酯。并研究了擴鏈劑的種類和用量對樹脂性能的影響,發(fā)現(xiàn)氨基擴鏈劑比羥基擴鏈劑的力學(xué)性能更好、但是乳液的粒徑較大:雙酚A作擴鏈劑,不僅可以、提高樹脂的力學(xué)·性能,而且可以提高樹脂的玻璃化溫度,改善樹脂皮革態(tài)的溫度范圍,但對乳液粒徑影響不大。 丁莉等以聚醚PPG一220(分子,量=2000)和異佛爾酮(工PDl)為主要原料,以二羥甲基丙酸(DMPA)為親水單體制備了聚氨酯乳液膠粘劑,并著重探討了DMPA含量及其加料方式對乳液及其膠膜性能的影響。指出只有DMPA含量在3%—8%范圍時,乳液才具有較高的穩(wěn)定性。在保證得到穩(wěn)定乳液的前提下,DMPA含量越高,乳液粘度上升,粒徑變小,粒徑分布變窄;但膜力學(xué)性能呈上升趨勢,如拉伸強度、拉伸剪切強度均增加,而斷裂伸長率下降。但是親水成分含量太多不利于膠膜的耐水性,故一般在兼顧乳液穩(wěn)定的前提下,應(yīng)控制親水基團的含量。DMPA的加料方式對乳液及其膜性能也有影響。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩步法(先將聚醚與二異氰酸酯反應(yīng)一段時間后,再加入親水擴鏈劑DMPA)較一步法(聚醚、二異氰酸酯和親水擴鏈劑一次性加入反應(yīng)釜內(nèi))制得的乳液分散性較好,但膜的力學(xué)’性能不及一步法好。 李文安用丙二酸和一縮二乙二醇反應(yīng)制得聚酯二元醇。再與,TDI和DMPA反應(yīng)合成水性聚氨酯分散體,進一步制成涂料,并討論了中和劑對涂膜性能的影口向,發(fā)現(xiàn)三乙胺做中和劑,交聯(lián)形成的膜泛白、透明度差,用乙醇胺可以達到較滿意的.結(jié)果。郭琦等以聚醚多元醇、TDI、DMPA、中和劑TEA、以及自制擴鏈劑DE901制得水性聚氨酯,研究了成鹽劑三乙胺的用量對聚氨酯乳液性狀的影響,發(fā)現(xiàn)當TEA與DMPA的·摩爾比小于0.7:1時,得到的乳液穩(wěn)定性不好,但隨著TEA用量的增加,乳液放置數(shù)天后的粘度將.逐漸增大。所以選擇TEA與DMPA的摩爾比為(0.73-0.78):1較佳。 我國的水性聚氨酯膠粘劑的研究起步較晚,國內(nèi)研究尚處于開發(fā)起步階段,應(yīng)用研究水平不高,生產(chǎn)廠家較少,且品種單一,規(guī)模不大,特別在高性能、低VOC含量、多功能的水性聚氨酉旨膠粘劑的研究方面,產(chǎn)品質(zhì)量與國外還存在很大一段差距,因此必須加強這方面的研究,以便縮短同國外的差距。鏈接1水性聚氨酯膠粘劑的應(yīng)用 復(fù)合薄膜軟包裝能起到屏蔽,可印刷和熱封等功能,部分代替玻璃,馬口鐵,約等包裝材料,已廣泛應(yīng)用于食品,醫(yī)藥,化妝品,辦公消費品的包裝.國內(nèi)復(fù)合薄膜是20世紀70年代末80年代初發(fā)展起來的一種包裝材料,主要應(yīng)用于食品包裝領(lǐng)域.而復(fù)合薄膜膠粘劑中有90%用的是聚氨酯膠粘劑.相比于溶劑型聚氨酯膠粘劑,水性聚氨酯膠粘劑具有無污染,低成本的優(yōu)點,在食品包裝等領(lǐng)域,水基膠代替溶劑型膠是必然趨勢。據(jù)報道,歐洲用于食品包裝復(fù)合薄膜水性聚氨酯膠粘劑每年約2.4×106kg,而且后幾年將繼續(xù)增長。但為了便于涂敷,要求粘度低,相應(yīng)的聚氨酯相對分子量小,致使初粘性不夠,因此研究開發(fā)內(nèi)聚力大的低粘度聚氨酯復(fù)合材料膠粘劑成為了研究工作的熱點。而水聚氨酯膠粘劑的復(fù)合改性離子型水性聚氨酯膠粘劑,其粘接性能大大增強,廣泛應(yīng)用于食品包裝用復(fù)合薄膜的粘接。鏈接2水性聚氨酯復(fù)合改性材料 水性聚氨酯復(fù)合改性材料常見的環(huán)氧樹脂、聚硅氧烷和丙烯酸乳液。環(huán)氧樹脂具有粘接力強、強度高和熱穩(wěn)定性好的特點,與水性聚氨酯復(fù)合后用于皮革涂飾劑可提高涂飾劑對基體的粘合性,涂飾光亮度,涂層的機械性能,耐熱性和耐水性等,也可膠接聚丙烯薄膜,應(yīng)用于食品包裝。有機硅樹脂有優(yōu)良的耐高溫、耐水耐候性及透氣性,已廣泛應(yīng)用于聚氨酯材料的改性。丙烯酸改性聚氨酯乳液將聚氨酯優(yōu)良的拉伸強度,抗沖擊強度、柔性和耐磨損性好,綜合了丙烯酸樹脂良好的附著力和較低的成本等優(yōu)點,被譽為“第3代水性聚氨酯”,在食品和醫(yī)藥等的包裝材料的粘接方面極具廣闊的發(fā)展前景。中國包裝報
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