WPU)，成為近年來聚氨酯樹脂開發(fā)研究的方向。單純的WPU乳液所配置的膠粘劑內(nèi)聚強度較低，不能滿足包裝膜的需要，為改善水性聚氨酯乳液及其涂膜性能，擴大水性聚氨酯的應(yīng)用領(lǐng)域，需對WPU進行改性。環(huán)氧樹脂具有高模量、高強度和耐化學(xué)性好等優(yōu)點，可直接參與水性聚氨酯的合成反應(yīng)，提高水性聚氨酯膠膜的機械性能、耐水性和耐溶劑性等。本文采用E20環(huán)氧樹脂對PU進行改性，得到性能優(yōu)異的乳液，用該乳液配成的膠粘劑對PP／PE復(fù)合包裝膜具有較好的粘結(jié)性能。
1實驗
1．1原材料
TDI(80／20)，工業(yè)品，日本進口；二羥甲基丙酸(DMPA)，工業(yè)品，Perstop公司產(chǎn)品；1，4-丁二醇(BDO)，廣州石化總廠；環(huán)氧樹脂E20，廣州東風(fēng)化工廠；聚醚二元醇N220，數(shù)均分子量2000，羥值56mgKOH／g，廣州制漆廠；N-甲基吡咯烷酮(NMP)，化學(xué)純，中國醫(yī)藥(集團)上海化學(xué)試劑公司產(chǎn)品；丙酮：分析純，廣州新建精細化工廠生產(chǎn)；三乙胺(TEA)：分析純，上海永生試劑廠；乙二胺(EDA)：分析純，廣州東風(fēng)化工廠生產(chǎn)。
1．2步驟
在N：保護下，在裝有攪拌、溫度計、冷凝管的四口瓶中，加入TDl和聚醚二元醇，逐漸升溫到70-80℃，保持在此溫度下反應(yīng)，取樣測定反應(yīng)物中NC0基團的含量，當達到規(guī)定值后，加入擴鏈劑BD0，保持此溫度反應(yīng)一段時間，而后降溫至70℃，加入DMPA和環(huán)氧樹脂，保溫反應(yīng)直至NC0達到規(guī)定值。降溫至40℃，加入三乙胺中和，反應(yīng)過程中添加適量的丙酮和NMP以控制預(yù)聚體的粘度。在常溫下用水乳化，用乙二胺擴鏈得環(huán)氧樹脂改性的水性聚氨酯乳液，用該乳液配成。用該膠粘劑對PP／PE膜復(fù)合膜粘結(jié)，測其粘結(jié)性能。
1．3產(chǎn)品的分析與測試
樹脂粘度測定采用BrookfileRVDL-II+粘度儀，3#轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速l00(r·min-1)，25℃測定；乳液貯存穩(wěn)定性按GB6753．3-86測定；涂膜吸水率測定參考文獻[4]；涂膜硬度測定按GBl723-95；涂膜拉伸強度測定按GB／T528-92；斷裂伸長率測定按GB／T2412-98，剝離強度按GB／T2791-1995。
2結(jié)果與討論
2．1BD0含量的影響
隨BD0含量的增大，水性PU的力學(xué)性能和耐水性增大。因為BD0為雙官能度多元醇，隨BD0含量增大，BD0的-0H與TDI的-NC0基發(fā)生反應(yīng)，使PU預(yù)聚物分子量增大，從而體系粘度也在增大。在相同親水離子濃度的條件下，線形低分子量的PU預(yù)聚物，易于分散到水中形成聚氨酯溶液；隨著PU預(yù)聚物的分子量增大，交聯(lián)結(jié)構(gòu)增多，PU預(yù)聚物越難分散到水中，形成的乳液粒徑越大，乳液外觀由透明變?yōu)椴煌该鳌Ｋ�，過大的BD0含量難以形成穩(wěn)定的乳液，見表l，最佳的BD0含量為10％～15％。
2．2環(huán)氧樹脂添加量的影響
環(huán)氧樹脂為多羥基化合物，在與聚氨酯反應(yīng)時可以將支化點引入聚氨酯主鏈，使之形成部分網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而使性能更為優(yōu)異。從表2可看到，加入環(huán)氧樹脂后，產(chǎn)品的耐水性有明顯的提高，隨著環(huán)氧樹脂含量的增加，拉伸強度增加，硬度也增加了，隨著環(huán)氧樹脂添加量的增加，改性后的PU的交聯(lián)密度增大，降低了聚氨酯樹脂的親水性，聚氨酯水分散體的穩(wěn)定性下降，添加的質(zhì)量分數(shù)超過4％時，乳液外觀變差，產(chǎn)品底部有微量沉淀。所以，最佳環(huán)氧樹脂添加量為4％左右。
2．3DMPA添加量對產(chǎn)品性能的影響
DMPA作為親水單體引入聚氨酯分子鏈結(jié)構(gòu)，用TEA中和，生成銨鹽，可使聚氨酯分散于水中制成自乳化乳液。DM-PA含量的大小直接影響水性聚氨酯的親水性，必須有一定比例的C00-基團的引入才能使聚氨酯在水中形成穩(wěn)定的乳液。
由圖l可知隨著DMPA含量的增加，膠膜的吸水率增大，同時由于雙電層的電凝滯效應(yīng)，乳液粘度增大。DMPA含量的大小對膠膜的力學(xué)性能也有較大的影響：PU鏈段結(jié)構(gòu)中氨基甲酸酯鍵構(gòu)成硬段，多元醇構(gòu)成軟段，這種軟硬段之間的相互比例直接決定其力學(xué)性能；隨著小分子親水擴鏈劑DMPA用量的增加，分子結(jié)構(gòu)中硬段含量提高，分子內(nèi)庫侖力和氫鍵作用都增加，導(dǎo)致膠膜的拉伸強度增大。當DMPA含量從6％增加至12％時，拉伸強度從6MPa增加至19MPa，而吸水率從8％增加至60％，當DMPA含量超過9％時吸水率增速加快，綜合考慮拉伸強度和吸水率的影響因素，DMPA含量在9％-10％之間乳液性能較佳。
2．4改性前后性能比較
由表3可知，采用環(huán)氧樹脂改性PU后，其初粘剝離強度增大，并且隨著時間的延長其剝離強度也進一步增大，當72h后材料破壞。該膠粘劑能對PP／PE復(fù)合膜的粘結(jié)性能好。
3結(jié)語
以BD0和DMPA為擴鏈劑，用環(huán)氧樹脂對PU改性，制得性能較佳的水性PU乳液，隨著環(huán)氧E20和BD0的增加，膠膜的力學(xué)性能增強，耐水性增大；隨著DMPA量的增加，膠膜的力學(xué)性能增大，較佳的BD0量為10％-15％，較佳的DMPA用量為9％-10％，環(huán)氧樹脂E20的量為4％。用該乳液配成的膠粘劑對PP／PE復(fù)合膜粘結(jié)性能好，該膠粘劑是一種環(huán)保型膠粘劑，可滿足實際應(yīng)用需要。
