「知识科普」热活化型水性聚氨酯胶粘剂在汽车内饰中的应用

水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系，也称作水基聚氨酯、水性聚氨酯分散体（ PUD ）、水溶性聚氨酯等。因其连续相主要为环境友好的水，且具有较好的力学性能，水性聚氨酯在胶粘剂、涂料、油墨和纺织等领域得到了得到了广泛的应用。
作为本文的主角，热活化型水性聚氨酯胶粘剂，则在制鞋、食品包装、汽车内饰、烟包等行业大显身手，尤其是制鞋业，这归功于拜耳的Dispercoll U系列产品，当年的U54产品吸引不少国内公司、研究单位争相模仿，十几年间不少论文、专利发表及一些成果转化。
说到这儿，您可能会问，热活化型水性聚氨酯到底是什么？它的基本组成又是怎样的？

热活化型水性聚氨酯基本组成

有人称热活化型水性聚氨酯为水性聚氨酯热熔胶，这种叫法也有其合理性，至少从粘接机理上有一定的相似性。热熔胶常温下是固态，加热到熔融到一定程度能流动，涂布在待粘接表面后贴合、冷却。而热活化型水性聚氨酯则是先涂布在待粘接表面，烘箱或常温干燥，此时成为无溶剂的固态，然后再加热活化、贴合，然后保温或冷却。与热熔胶不同的是，在活化过程中，聚氨酯软链段部分从结晶态转变为非晶态，硬链段的物理交联仍然还在，聚氨酯分子链不发生相对滑移。简单的说，就是原来没有粘性的胶加热后产生粘性，然后可以与材料贴合。这个从不粘到粘的转变温度，也就是理论上的最低活化温度。
如下图所示，热活化水性聚氨酯主要由大分子多元醇、异氰酸酯、亲水扩链剂及少量有机溶剂组成。

大分子多元醇：一般采用聚酯多元醇，这也是核心原材料之一，相对也比较复杂。
异氰酸酯：IPDI、HDI、HMDI、TDI和MDI，对于热活化型水性聚氨酯，一般混合使用IPDI和HDI。若单独用HDI，产品初粘强度合适，但预聚体粘度大、产品耐热性差、终粘强度弱。
亲水扩链剂：DMPA或DMBA可以满足固含量低于45%的产品需求，若需进一步提高固含量，则需使用磺酸盐型亲水扩链剂。
有机溶剂：在预聚体法合成中一般会添加少量的高沸点溶剂来降低预聚体粘度，如N-甲基吡咯烷酮和N,N-二甲基乙酰胺等。在丙酮法合成中则会加入较多量的丙酮，在乳化分散后再通过减压蒸馏脱除，这些回收的丙酮可以再重复利用，这样可以降低成本、减少排放。