水性聚氨酯可以通過哪些方式提升性能

水性聚氨酯具有優(yōu)良的機械性能、耐溶劑、耐油性、耐低溫性能，在很多基材上都具有很好的附著了。雖然水性聚氨酯比油性聚氨酯產(chǎn)品具有的更高的環(huán)保優(yōu)勢，不過在一些性能，比如耐溶劑、耐候性等方面不如油性聚氨酯產(chǎn)品，對高性能的水性聚氨酯產(chǎn)品是目前乃至今后研究者不斷追求的目標。提高水性聚氨酯的性能可通過以下幾方面得以實現(xiàn)：  

一、調(diào)整原料  

1.調(diào)整原料的親水成分  親水成分(羧基、磺酸基團、季胺的氮原子等)在樹脂固體成分中所占的質(zhì)量分數(shù)越大，則預聚體即固體樹脂的親水性程度越大，越易得到顆粒極其細微的乳液。當親水成分的含量達到某一程度時，預聚體完全溶于水，形成水溶液。親水成分所占的質(zhì)量分數(shù)越大，乳液的粒徑越小，對預聚體的穩(wěn)定貯存越有利，但對膠膜的耐水性則會造成不利的影響。要在兼顧乳液穩(wěn)定的前提下，控制親水基團的含量使其盡可能低，或提高聚酯多元醇本身的耐水性，以長鏈二元酸及二元醇(如己二酸等)或有支鏈的二元醇或新戊二醇為原料也可提高聚酯的耐水性，聚醚多元醇的耐水解性好，有時也可以與聚酯多元醇并用。另外，向聚氨酯分子鏈中引入表面能低的硅氧烷鏈段或功能性氟單體，可以增強水性聚氨酯膠粘劑的疏水性和耐玷污性。  

2.調(diào)整預聚體的分子量  乳化前預聚體的分子量小、粘度低，有利于其在水中的剪切分散。含羥基原料的羥基與二異氰酸酯的異氰酸酯基團的摩爾比-NCO/-OH影響預聚體的粘度以及制品的性能。一般說來，-NCO/-OH越大，預聚體的粘度就越小，乳化時因水擴鏈或胺擴鏈而形成的脲鍵就越多，從而導致膠膜變硬，模量增加。

3.調(diào)整多元醇的分子量  多元醇的分子量越大，所制成水性聚氨酯膠粘劑的膠膜越軟，耐水性越差；反之，多元醇的分子量越小及官能團越多，所制成水性聚氨酯膠粘劑的膠膜越硬，耐水性越好。

二、熱處理  

雖然大多數(shù)水性聚氨酯膠粘劑可在室溫下干燥固化，但若對水性聚氨酯膠粘劑經(jīng)過適當?shù)臒崽幚?，則可提高膠膜的強度和耐水性。熱處理一方面能使熱塑性聚氨酯的分子鏈段排列緊密，羥基和脲基、胺基進行反應而產(chǎn)生一定程度的支化和交聯(lián)，從而提高水性聚氨酯膠粘劑的內(nèi)聚力和粘接強度；另一方面可使可交聯(lián)型聚氨酯基團之間發(fā)生化學反應，形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，從而提高水性聚氨酯膠粘劑的耐水性以及耐熱性。

三、與其他聚合物共聚或共混

在經(jīng)過pH值調(diào)節(jié)或經(jīng)過相容穩(wěn)定處理后，可將水性聚氨酯膠粘劑與其他水性樹脂（如丙烯酸乳液、氯丁膠乳等）共混，組成新的水性膠粘劑。其中最重要的是被稱為“第三代水性聚氨酯”的水性聚氨酯改性丙烯酸酯，它結(jié)合了聚氨酯突出的力學性能與丙烯酸樹脂較好的耐水性以及耐化學品等性能，從而使得材料的綜合性能得到顯著提升。在適當?shù)臈l件下，實施PU、PA樹脂共混、共聚或接枝。水性聚氨酯還可作為“種子聚合物”并作為高分子乳化劑，向其中加入醋酸乙烯、丙烯酸酯、苯乙烯等不飽和單體，以過硫酸鹽或烷基氫過氧化物為引發(fā)劑進行乳液聚合，從而得到性能優(yōu)良的水性聚氨酯膠粘劑。

四、交聯(lián)  

交聯(lián)是提高水性聚氨酯膠粘劑性能，尤其是提高其濕粘接強度和耐溶劑性能的重要途徑。交聯(lián)通常分為內(nèi)交聯(lián)和外交聯(lián)。  

1、內(nèi)交聯(lián)  內(nèi)交聯(lián)是通過選擇三官能團的聚醚或聚酯多元醇或異氰酸酯作為原料，選擇二乙烯三胺以及三乙烯四胺等作為擴鏈劑，從而制得部分支化和交聯(lián)的聚氨酯乳液的過程。有的水性聚氨酯膠粘劑含有一些可發(fā)生反應的官能團，如在聚氨酯的分子結(jié)構(gòu)中，通過含環(huán)氧基多元醇組分引入環(huán)氧基團，然后經(jīng)熱處理使其形成交聯(lián)的膠膜。內(nèi)交聯(lián)突出的的缺點是會產(chǎn)生高粘度的預聚體，從而導致乳化困難，有可能得不到粒徑細微的穩(wěn)定乳液。因此，必須控制聚氨酯分子的支化以及交聯(lián)成都，否則在預聚體發(fā)生乳化時則有可能產(chǎn)生凝膠。  

2、外交聯(lián)  外交聯(lián)相當于雙組分體系，即在水性聚氨酯膠粘劑使用前，向水性聚氨酯膠粘劑的主劑中添加交聯(lián)劑組分，在成膜過程中或成膜之后加熱使其產(chǎn)生化學反應，從而形成交聯(lián)的膠膜的反應。外交聯(lián)不是通過采用-NCO基團的交聯(lián)點，而是靠線型聚氨酯水分散體中的羥基、羧基、胺基、氨基甲酸酯基以及酰胺脲上的活潑氫分別與各種交聯(lián)劑進行化學反應，從而實現(xiàn)交聯(lián)固化的反應。與內(nèi)交聯(lián)相比，外交聯(lián)所得乳液的性能更好，并且外交聯(lián)可根據(jù)不同交聯(lián)劑的品種及用量來調(diào)節(jié)膠膜的性能，但其缺點是操作不方便。