水性聚氨酯分散體的交聯(lián)分類及特殊性簡介

水性聚氨酯分散體的交聯(lián)技術(shù)可以分為以下幾類。

以上交聯(lián)技術(shù)可以形成組合，對于預(yù)交聯(lián)技術(shù)工業(yè)應(yīng)用較少，且預(yù)交聯(lián)實質(zhì)上是合成交聯(lián)型水性聚氨酯分散體。對于后交聯(lián)，其組合可以有常溫自交聯(lián)單組分體系、常溫外交聯(lián)單組分體系、常溫外交聯(lián)雙組分體系、高溫自交聯(lián)單組分體系、高溫外交聯(lián)單組分體系、高溫雙組分及輻射交聯(lián)和氧化交聯(lián)等。

水性聚氨酯分散體交聯(lián)的特殊性主要是交聯(lián)過程和成膜過程的相互影響。交聯(lián)反應(yīng)發(fā)生在成膜之前稱為預(yù)交聯(lián)，交聯(lián)反應(yīng)發(fā)生在成膜之后稱為后交聯(lián)。預(yù)交聯(lián)和后交聯(lián)都可以提高水性聚氨酯分散體膜材料的性能，但后交聯(lián)更為有效。下圖為預(yù)交聯(lián)和后交聯(lián)形成的材料結(jié)構(gòu)示意圖。

預(yù)交聯(lián)是一個存在缺陷的交聯(lián)過程。成膜前的交聯(lián)僅能發(fā)生在粒子內(nèi)部，形成交聯(lián)粒子。這種粒子內(nèi)的交聯(lián)會影響到成膜過程，并首先影響到成膜過程中的粒子變形。粒子內(nèi)的交聯(lián)會大幅提高粒子的剪切模量，根據(jù)水性聚氨酯分散體成膜機理分散體的經(jīng)典成膜條件：

G＜35σ_w/a/R

式中G為粒子的剪切模量，σ_w/a為水與空氣的表面張力，R為粒子的半徑。粒子的剪切模量上升到一定值時，成膜條件將被打破，分散體將不能完善成膜。即使采用低度交聯(lián)，分散體粒子的剪切模量還未達到打破成膜條件容許的極限時，分散體可以成膜，但實踐中我們發(fā)現(xiàn)膜出現(xiàn)了收縮現(xiàn)象。成膜收縮對應(yīng)用會產(chǎn)生不良影響，當分散體作為粘合劑使用時會在粘合層與被粘合層之間形成應(yīng)力，應(yīng)力會破壞粘合的附著力。當分散體作為涂層時，涂層也會與基體產(chǎn)生應(yīng)力，產(chǎn)生“抓面”現(xiàn)象甚至開裂。預(yù)交聯(lián)的交聯(lián)反應(yīng)僅能在粒子內(nèi)進行，粒子間分子不可能形成化學鍵合，因此膜材料只是交聯(lián)粒子的堆積，并未有獲得三維體型結(jié)構(gòu)的材料。后交聯(lián)是在分散體成膜后形成交聯(lián)。以上所列的預(yù)交聯(lián)的缺陷都不會在后交聯(lián)中出現(xiàn)。后交聯(lián)是水性聚氨酯分散體交聯(lián)的發(fā)展方向。

文章選自王武生《水性聚氨酯分散體的交聯(lián)》