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，Dispercoll.U54 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
2、国家开始兴起，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 软化点U42 501 150-800 100 100U53 401 50-600 45-55 60U54 501 40-400 45-55
3、60U56 501 1000 40-50 50一、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、Dispercoll U54/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
4、，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 OH 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Dispercoll.U54。这证明除了水性 PU 分散体本身的稳定性不如 DispercollU54外，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
5、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 DV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：第一天 第二天 第三天 第四天 第五天940 1140 1230 1250 1260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COOH 含量不同，而且可能
6、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 DispercollU54 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100/0 120 120 120 121 12070/30 460 520 570 570 57050/50 610 720 735 748 75530/70 940 1140 1230 1250 1260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
7、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（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）100/0 1.9230/70 1.9550/50 2.2970/30 2.92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
8、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、Dispercoll U54/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 60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
9、 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、Dispercoll U54/VAE 二元共混乳液的活化温度 Dispercoll U54 的活化温度是 5060范围真正的 45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
10、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。下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DispercollU54 55本厂自制 6801 40江苏某厂 60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 40-45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
11、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Dispercoll U54 产品推荐的固化剂
12、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 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Dispercoll U54 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
13、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 4045左右活化。使用二元共混或三元共混， 活化温度都有提高，一般提升 5
14、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.VOl.20.No.4.22-25.
