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1、水性聚氨酯 Dispercoll U54 在真空吸塑胶中的应用广州市多纳哈迪化工有限公司史达君摘要:真空吸塑胶是PVC膜复合中纤板(MDF)重要化工产品,DispercollU54 水性聚氨酯作为真空吸塑胶的主要成分受到更多的关注。本文说明了真空吸塑胶 的性能要求和使用DispercollU54水性聚氨酯在真空吸塑方面的情况，指出目前 真空吸塑方面存在的问题和发展方向。关键字：真空；吸塑胶；水性聚氨酯引言真空吸塑胶作为木制品表面装饰技术,具有装饰造型及色彩多样的特点,综 合成本大大低于装饰纸、薄木皮、三聚氰胺防火板等等。真空吸塑胶技术又可以称为高分子免漆工艺, 20 世纪 90 年代在欧美国家
2、开 始兴起，它可以使PVC薄膜通过真空吸塑胶技术，使镂铣了各种立体图案的板 式工件,从平面装饰走向了立体装饰,而且一次成型,大大的降低了工业成本。 目前真空吸塑主要应用在厨柜、音箱、办公家具、复合门等部门。真空吸塑胶多数为水性聚氨酯分散体，目前使用最大的就是德国拜耳公司的Dispercoll.U54，以下是应用Dispercoll.U54做真空吸塑胶的实际体会。拜耳公司 Dispercolll 产品指标商品牌号固含量粘度MPaS活化温度。C软化点CU42501150-800100 100U5340150-60045-5560U5450140-40045-5560U56501100040-505
3、0一、二元共混高聚物的物理共混改性技术已经在塑料、高分子合金及共混乳液中得到了广 泛的应用。利用DispercollU54与VAE或者聚丙烯酯(PA)乳液二元共混都可以制得真空 吸塑胶，下面分别谈谈共混乳液的特性。1、DispercollU54/VAE共混乳液的稳定性稳定性是共混乳液的最重要的性能。我们用于膜透明性来判断共混乳液的透 明性，得出：VAE不预先经过中和(至PH 78)是无法制得稳定性共混乳液的， 只有先将VAE乳液中和到PH 78才能制得大于6个月的稳定乳液。因为VAE 乳液大多数PH为4.5左右、酸性较大，而且VAE乳液粒子也较大，产生VAE 乳液又会微弱的水解，产生更多的0H
4、基团，造成VAE乳液本身不稳定。我们也试过国内许多阴离子水性PU乳液与VAE乳液的共混，与DispercollU54 相比，除了粘度变化大不相同外，乳液的稳定性也不如DispercollU54。这证明除了水性PU分散体本身的稳定性不如DispercollU54夕卜, 还与VAE乳液之间存在着微相分离有关。相分离越厉害，乳液越不稳定。例如 广东某厂生产的水性PU,甚至还与共混时的加料顺序有关。若倒过来加料，则 立即凝固。但Dispercoll. U54与任何厂家的VAE乳液共混，绝不会有加料顺序 问题。2、U54/VAE共混乳液的粘度变化测试U54/VAE共混乳液的粘度变化是在同一型号的DVII
5、型粘度计，用 同一转子，同一转速，同一温度，相同厂家原料，不同的陈化时间来进行比较的 采用的二元共混比例是 U54/VAE =30/70，测试结果如下：第天第二天第三天第四天第五天9401140123012501260第二天粘度变化很快，三天后逐渐稳定。但是用国内某厂的水性PU和我们自己合成的水性PU做同样的粘度变化试 验，结果表明：第二天的粘度变化值可以增加40%以上，而且到第5-6天粘度还 在增长。这不仅证明水性PU树脂中一COOH含量不同，而且可能存在团粒双电 层结构和形状的不同。我们曾在合成水性PU中改变扩链剂的用量，再观察粘度 的变化，结果证实了这一点。这里还要证明，用Disperc
6、ollU54与VAE二元共 混，其共混比例不同，所得到的起始粘度也不同，其后56天内粘度变化值也 不同。U54/VAE起始粘度二天后粘度三天后粘度四天后粘度五天后粘度100/012012012012112070/3046052057057057050/5061072073574875530/709401140123012501260真空吸塑胶是喷涂施工的，粘度的变化严重影响施工性能，因此我们摸索了 一套行之有效的方法来控制粘度延伸增长，很好地控制了真空吸塑胶的出厂质 量。3、U54/VAE乳液对PVC/MDF的剥离强度的影响用不同配比的Dispercoll.U54/VAE二元共混乳液测试PVC
7、 （0.38mm厚）和 中纤板MDF的剥离强度。（测试方法:GB/T2790-1995MC-951-LE电子拉压力试验 机）DispercollU54/VAE 配比剥离强度（N/25cm）100/01.9230/701.9550/502.2970/302.92试验结果说明随着PU的增加，剥离强度上升，但100%的PU剥离强度却有些 下降，这证明二元共混改性确实提高了对PVC/MDF的剥离强度。值得说明的是，我们用国内众多厂家生产的阴离子水性PU依同样配比与U54 来对照测试，其剥离强度均不如用 DispercollU54 所表现的强度。我们推断这与 水性PU分散体中硬段和软段的比例（RS）值有
8、关，用我们自己合成的水性 PU-6801，采用不同的软段和硬段比值作对照，证实了这种推断。但是PU增加， 剥离强度增加这一点是可信的。4、DispercollU54/VAE 二元共混液对耐热性的影响耐热性的测试是真空吸塑后的PVC/MDF试块，养生48小时后，在60C烘 烤 24 小时，以不缩边、不开胶或以开胶部位百分率来判断耐热性的好坏。结果 是随着 Dispercoll.U54 的增加，耐热性有所改善，但始终还不能做到不缩边。这 与U54的耐热性受到局限性有关，况且VAE乳液的耐热性也不是很好。 5、DispercollU54/VAE 二元共混乳液的活化温度DispercolU54的活化温
9、度是5060C范围真正的45C活化是极少的，加入 VAE 乳液后，活化温度的变化情况如下：活化温度的测定是采用 PVC 网格布，手工涂胶，晾干后，放在已经恒温的烘 箱中活化3分钟，活化后测其剥离强度，以网格PVC布破坏最多为最好。需要说明的是我们是用网格PVC布来判断水性PU分散体的活化温度，这不 完全等同于单一的水性PU分散体用差示量热法，核磁共振频谱法所测的活化温 度。因为所粘结的材料对活化能的影响较大。但是在真空吸塑胶的生产中，这种 对比测试方法还是可行的。F面是我们所测的几种PUD的最低活化温度.纯的PUD分散体最低活化温度CDispercollU5455本厂自制680140江苏某厂6
10、0浙江某厂60安徽某厂65上海某厂65在真空吸塑生产中活化温度在40-45C范围能够受到用户欢迎。二、三元共混为了提高真空吸塑胶的耐热性和抗蠕变性能，我们选用了DispercollU54/VAE/PA三元共混乳液。DispercollU54/PA共混乳液很多性能如中 和、乳液稳定、不同配比的影响，对剥离强度的贡献值都和 DispercollU54/VAE 元共混服液的表现性能极其相似，不再陈述。但是用DispercollU54/EVA/PA乳液 三元共混不但成本下降了很多，而且还充分体现了 PA 乳液的抗水性、耐湿性和 增加共混乳液的内聚力，使抗蠕变性能得到了很好的改善。由于条件所限，我们仅选
11、用了 BASF 公司、国民淀粉公司 联合碳化公司等等 所提供的几种有限的 PA 乳液，虽然选择乳液的实验还在进行中，但就是初步试 验已经表明：加入 PA 乳液的组份对 DispercollU54 的耐热性和抗蠕变性能已经有 了较大的改善。三、真空吸塑胶中固化剂的加入DispercollU54产品推荐的固化剂有DN和N75 3300等，在真空吸塑胶高档 次的用户中，往往都使用这类型固化剂中的一种，但是在实际生产中，起关键作 用的是活化温度，因此某些用户一般不使用固化剂。我们试验表明，低温活化时 加入固化剂可以改善其初始粘接剥离强度，但对耐热性提高几乎贡献甚小。我们 认为，耐热性的最终改善是水性
12、PU 分子中提高硬段的比例和硬段结构，外加固 化剂有效但不显著。四、真空吸塑胶对水性 PU 分散体的要求1、固含高DispercollU54 的固含稳定在 50%以上，而国内大多数水性 PU 都在 40%以 下。我们自己合成了 4748%固含的水性PU-6801,已经是很接近DispercollU54 的固含了。固含高，水分少干燥更快，湿吸塑可以实现。英国公司已有 60%固含 的水性 PU 分散体在国内销售。2、耐热性好，由于真空吸塑中 PVC 皮含增塑剂的品种和数量千差万别，使 用 PVC 皮对温度的敏感性增加，蠕变性能也大有差异。水性 PU 树脂必须适应 这些变化，如果胶膜的抗蠕变性能不能
13、大于 PVC 皮的抗蠕变性，缩边和开胶是 不可避免的。3、活化温度低PVC 皮的热敏性使真空吸塑机的烤皮温度不能提高，加上某些用户使用 40mm以上的PVC皮、高光皮、*、PC片、PET片，都要求水性PU的活化 温度要低，最好能在4045C左右活化。使用二元共混或三元共混，活化温度 都有提咼，一般提升5C以上。4、价格低廉真空吸塑胶要大幅度的增长，必须使用廉价的水性PU分散休（PUD），但是 原料二元醇、酯、IPDI等大多为国外大公司所生产，价格一直在高位，妨碍了 真空吸塑胶的推广应用。特别是在大型办公家具行业的使用，如果能够将水性聚 氨酯与丙烯酯共聚体（PUA）的价格降下来，那将是水性聚氨酯在真空吸塑胶产 业中极为重要的提升。参考文献1. 李维盈，凌爱莲，桑鸿勋.PU乳液对VAE乳液共混改性的研究J. 化学与粘合. 2002（2）：49-55.2. 陈沛智张高文.VAE/PA乳液共混体系研究J.高分子材料科学与 工程.1998.14（3）：71-74.3. 史达君水性聚氨酯在真空吸塑胶中的应用：2006ChinaPU水性聚氨 酯技术与应用研讨会. 上海 P.184-186.4. 李维盈.北京工业大学硕士学位论文.2001.55. 邵菊美.陈国强.史丽颖：丙烯酸酯共混改性水性聚氨酯的结构与性 能J.印染助剂 2003.V01.20.NO.4.22-25.
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