水性聚氨酯鞋用胶黏剂研制与应用开发

简述鞋用胶黏剂发展现状以及我国水性聚氨酯(WPU)鞋用胶黏剂的研制成果;重点介绍水性聚氨酯鞋用胶黏剂的生产工艺流程。该流程主要由PUA的逐步聚合、PUA的自由基聚合、溶剂的脱除、涂料的配制、丙酮回收利用蒸馏段等工艺组成,其优点是工序简单、设备利用率高、能源节约、污染少、运输成本和单位产品能量消耗低,是绿色环保的工艺,符合可持续发展观。水性聚氨酯鞋用胶粘剂以其优异的粘结性能及对环境少污染的特点,在制鞋业中举足轻重,其研制与应用开发其意义是至关重大的。     

水性鞋用胶“国标”出台填补国内产业科研空白

近日,由中科华宇（福建）科技发展有限公司参与制定的国家标准《鞋用水性聚氨酯胶黏剂》正式实施。该胶黏剂以水为载体,不含或少含有机溶剂。无毒的环保型胶黏剂标准的制定实施,不仅填补了我国在鞋用水性聚氨酯胶黏剂领域的空白,且处于国际领先水平。     

技术信息

福建物质结构研究所等单位开发水性聚氨酯胶黏剂中国科学院福建物质结构研究所及福建创鑫科技开发有限公司等单位联合开发出水性聚氨酯胶黏剂技术。研究开发出具有自主知识产权的批次吨级水性聚氨酯鞋用胶黏剂     

聚氨酯胶黏剂

综述了聚氨酯胶黏剂的特性和种类,以及国内聚氨酯胶黏剂研究现状;概述了近年来国内外聚氨酯胶黏剂研究和应用进展,重点介绍了鞋用聚氨酯胶黏剂、汽车用聚氨酯胶黏剂、包装用聚氨酯胶黏剂、建筑用聚氨酯胶黏剂以及木材用聚氨酯胶黏剂等的研究进展,并对其进行了分析,结合实际情况对今后聚氨酯胶黏剂的发展方向做出了展望,指出聚氨酯胶黏剂在蒸煮袋复合薄膜及水性聚氨酯胶黏剂和反应热熔胶方面的实际需求。     

福建物质结构研究所等单位开发水性聚氨酯胶黏剂

中国科学院福建物质结构研究所及福建创鑫科技开发有限公司等单位联合开发出水性聚氨酯胶黏剂技术。研究开发出具有自主知识产权的批次吨级水性聚氨酯鞋用胶黏剂工业化制备成套工艺技术,为年产万吨和10万吨级水性聚氨酯胶黏剂生产线建设提供了技术支撑。建立了水性聚氨酯树脂的研究方法,实现了水性聚氨酯树脂不同性能指标的控制,并可进行快速高分子试验配比的设计和分析。率先在国内研制出适用于水性聚氨酯合成的磺酸盐型亲水扩链剂,实现了原材料的国产化。另外还成功开发出用于水性聚氨酯的脱丙酮工艺技术。     

水性聚氨酯鞋用胶产业化在即

据了解，国家“863”计划重点项目——水性聚氨酯鞋用胶黏剂研制与应用开发完成中试，小批量生产的环保型、高性能水性聚氨酯胶黏剂产品一进入市场就受到追捧，订单应接不暇。据项目负责人介绍，该项目在2009年8月底前实现批量生产，二期扩能后年产量可达到3万t以上，将填补国内新型鞋用水性胶的产业空白。     

水性聚氨酯鞋用胶即将投产

由中科院院士、福建物质结构研究所所长洪茂椿牵头研发的FJ218水溶性聚氨酯（WPU）项目,即将在福建莆田市中科华宇科技发展有限公司试生产。此国家“863”计划重点项目建设完成后,将填补新型水性鞋用胶空白。本项目采用聚氨酯高分子设计技术和剪切自乳化工艺,用自主研发的磺酸盐型亲水扩链剂,成功合成出磺酸盐型和羧酸盐型两种水性聚氨酯鞋用胶。该胶具有无气味、粘接力强、无毒害、阻燃、不产生静电等特点,可替代传统的溶剂型含苯类鞋用胶。与进口水性聚氨酯鞋用胶相比,每吨产品成本可降低20％左右。这种高性能、环保型水性聚氨酯胶粘剂将为中国鞋业制造带来福音。     

复合薄膜用双组分水性聚氨酯胶黏剂的制备和性能

制备了复合薄膜用双组分水性聚氨酯胶黏剂,初步研究了两种外加型交联剂环氧树脂6360、三聚氰胺-甲醛树脂对胶黏剂性能的影响。红外谱图和差示扫描量热法分析的结果表明在双组分水性聚氨酯胶黏剂中水性聚氨酯和交联剂发生了交联反应。外加交联剂可增加水性聚氨酯胶黏剂的交联度和黏度,从而有效提高胶黏剂的T型剥离强度和耐溶剂性能。环氧树脂较佳加入量在5%左右而三聚氰胺-甲醛树脂约为10%。由双组分水性聚氨酯胶黏剂黏合的PET/PE薄膜在较高温度下适当处理一段时间,其黏合效果更佳。     

水性聚氨酯鞋用胶黏剂替代进口产品

由中科院福建物构所和福建创鑫科技开发有限公司共同承担的水性聚氨酯鞋用胶黏剂研制与应用开发项目,日前通过福建省科技厅组织的验收。     

淀粉基水性高分子-异氰酸酯胶黏剂性能分析及生产性试验

通过正交试验优化并验证了最佳Ⅰ、Ⅱ型淀粉基水性高分子-异氰酸酯API胶黏剂的配方及工艺,参照日本 JIS K6806 标准要求进行了主要性能测试,同时进行了生产性试验。结果表明,淀粉基API胶黏剂室温下活性期超过合成树脂基API胶黏剂;贮存稳定性室温下达到3个月。采用淀粉基API胶黏剂,分别用于胶合板、竹地板、实木复合地板、细木工板、胶合木等胶合制品的制造,其理化性能指标完全达到有关标准要求,并且制品无甲醛等有毒物质释放。此种胶黏剂具有明显的生产可操作性,完全满足现有的工艺要求,其原料成本为进口胶黏剂的1/4~1/3,具有明显的社会环境效益和经济效益。     

制鞋行业挥发性有机化合物（VOCs）排放特征研究

采用工艺调查与现场监测相结合的方法,深入探讨了生产工艺、原辅材料、治理技术及生产管理对制鞋行业VOCs排放的影响,研究了制鞋行业VOCs的排放特征。研究表明：制鞋行业VOCs主要来源于鞋用胶粘剂、处理剂等含溶剂产品的使用,主要集中在成型工艺的中段;油性胶平均VOCs含量为80%,是制鞋行业VOCs的主要来源,水性胶可显著降低VOCs的含量但普及率低;目前制鞋行业多为无组织排放,存在生产管理不完善等情况。     

聚碳酸酯二醇型水性聚氨酯胶粘剂的研究

采用预聚体分散法制备了一系列聚碳酸酯二醇(PCDL)型水性聚氨酯(WPU)胶粘剂,并借助傅里叶变换红外光谱(FT-IR)法来跟踪预聚体的合成过程,同时还考察了该WPU胶粘剂的粘度、热稳定性和初粘强度等性能。实验结果表明,PCDL的结构和相对分子质量对该WPU胶粘剂的性能影响很大;以PCDLT-6002为原料制备的WPU胶粘剂,其粘度最低(175 mPa.s)、热稳定性最好、软链段玻璃化转变温度(Tg)最低(-33.97℃)、有软段结晶熔融峰且初粘强度最高(81N/25 mm,此时活化温度为70℃)。     

耐水煮复合软包装用胶粘剂的制备及应用

以聚己二酸丁二醇酯（PBA）、聚四氢呋喃醚二醇（PTMG）、甲苯二异氰酸酯（TDI）和二羟甲基丙酸（DMPA）等为主要原料,合成了一种耐水煮复合软包装用水性聚氨酯胶粘剂,研究了n（-NCO）／n（-OH）、DMPAZL成盐过程中和程度及成盐时间对WPU各种性能的影响;经过用户试验表明,本水性聚氨酯粘合剂是一种性能优越的耐水煮复合软包装用粘合剂。     

TPR处理剂的研制

以SBS为基料配以MMA、改性单体、自由基聚合引发剂BPO及混合溶剂制成TPR处理剂，用于热塑性橡胶（TPR）等制鞋材料的表面预处理，可大 大提高鞋的粘接质量。讨论了原材料及制备工艺对TPR质量的影响。     

IPDI型水性聚氨酯预聚体水分散性及乳液成膜物力学性能的研究

以自制不同相对分子质最的聚已二酸-新戊二醇酯二醇(PNA型聚酯二醇)和异佛尔酮二异氰酸酯(IP-DI)为主要原料,二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水单体,水合肼为扩链剂,制备了IPDI型的水性聚氨酯乳液.研究了PNA聚酯二醇相对分子质量对IPDI型预聚体黏度和水分散性的影响.实验结果表明,将PNA聚酯二醇的相对分子质量控制在1 400以下时,用低相对分子质量的PNA与IPDI的预聚体具有黏度低、易于水分散的特点,可以实现水分散时不加或少加有机溶剂降黏的目的;利用万能材料试验机、XRD、FT-IR和差示扫描量热仪等仪器对所得乳液成膜物的力学性能进行了测试,结果表明:用低相对分子质量的(＜1 400)PNA合成的IPDI型乳液的成膜物力学性能可以满足应用的要求.     

聚氨酯型反应性乳化剂改性丙烯酸酯的合成及应用

以低聚物多元醇、异佛尔酮二异氰酸酯、二羟甲基丙酸、甲基丙烯酸β-羟乙酯、三羟甲基丙烷等为原料分别制备直链型和具有一定支化度的水性聚氨酯（WPU）。以合成的WPU作为大分子型反应性乳化剂,再辅以少量乳化剂DNS-86与丙烯酸酯单体热引发聚合,制得聚氨酯-丙烯酸酯乳液（PUA）。通过红外光谱和粒径分析等方法对PUA的结构及性能进行表征。结果表明：与直链型相比,经过支链型PU改性后的成膜物拉伸强度达到23.3MPa,粘合剂的皂洗牢度等级达到4级,干摩擦牢度达到4级,湿摩擦牢度达到3级。     

PVC手套用水性聚氨酯涂饰剂

简述了国内PVC手套用水性聚氨酯(WPU)涂饰剂的现状,重点从原料的选择、紫外光屏蔽剂和偶联剂等几方面讨论了自制PVC手套用芳香族异氰酸酯WPU涂饰剂的特点。采用芳香族异氰酸酯为原料,通过加入紫外光屏蔽剂和偶联剂,克服了芳香族异氰酸酯WPU涂饰剂耐黄变性能差的缺点,改善了涂饰剂与PVC基材的粘接性能,降低了生产成本,提高了产品的市场竞争力,可满足国内市场的需要。     

水性聚氨酯胶粘剂的研究与改性

水性聚氨酯(WPU)胶粘剂在耐水性、力学性能、粘接强度及热稳定性等方面不如溶剂型胶粘剂,故改性WPU势在必行。介绍了WPU胶粘剂的改性方法(包括改变多羟基化合物种类、调节离子中和程度、增加离子含量、形成互穿聚合物网络、选择适量的聚异氰酸酯固化剂和黏土浓度等),评述了WPU胶粘剂的国内外研究现状,指出了WPU胶粘剂的发展趋势。     

Soy-oil-based waterborne polyurethane improved wet strength of soy protein adhesives on wood

Soy-oil-based waterborne polyurethane (WPU) is used to improve wet strength in shear test of wood bonded with an adhesive of soy protein isolate (SPI) by dispersing WPU into SPI slurry. WPU׳s effects on the physiochemical properties of WPU-SPI adhesives are characterized through Fourier transform infrared spectrum, transmission electron microscopy, thermal analysis, contact angle, and mechanical strength. Wet strength of the WPU-SPI adhesives increases by 65% compared to SPI control. Moreover, the microstructure of WPU has effects on the interactions between WPU and SPI. In this study, smaller and more uniform distributed WPU0002 is easier to interact and form stronger crosslinking network with protein than WPU0500. The stronger interaction between WPU0002 and protein results in increased viscosity and bond strength. The WPU-SPI blended adhesives show significantly improved wet strength, demonstrating their potential as wood adhesives.     

有机硅改性磺酸/羧酸型水性聚氨酯的研究

以聚醚多元醇(N-210)和2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)为原料,以自制的磺酸型亲水单体1,2-二羟基-3-丙磺酸钠(DHPA)和二羟甲基丙酸(DMPA)为扩链剂,采用氨丙基三甲氧基硅烷和氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷对纯水性聚氨酯(WPU)进行改性,并对有机硅改性WPU胶膜的性能进行了研究。结果表明:WPU分别经两种不同结构的有机硅改性后,其胶膜的力学性能略高于未改性WPU,但耐水性和耐热性则明显高于未改性WPU。