水性聚氨酯粘合剂的制备方法可分为内乳化法和外乳化法。外乳化法需要外加乳化剂强制乳化,乳液稳定性较差,并且小分子乳化剂残留会影响聚氨酯品质。目前,应用最广泛的是内乳化法,即在聚氨酯分子链段中引入亲水性成分,无需乳化剂即可形成稳定乳液的方法。

    可以用于聚氨酯水性化的亲水基团分为阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型几类,其产物性能上存在明显差异。阴离子型通常有羧酸型和磺酸型两大类。羧酸型常用二羟甲基丙酸(DMPA)来制备,其优点是分子量小,且由于位阻作用大部分羧基得以保留,因而具有较高乳化效率。磺酸型靠引入S03-Na+基团获得亲水性,成品耐水性好于羧酸型,但国内很少采用。

    由DMPA制备的水性聚氨酯性能较好,应用也最为广泛。阳离子型用N-甲基二乙醇胺或三乙醇胺扩链获得亲水性,由于阳离子水性聚氨酯性质不稳定,对电解质过于敏感,因此有关应用和研究相对较少,但它对含阴离子的基质有非常好的粘结性能。两性离子型和非离子型则很少应用,也很少有相关研究报道。

    根据扩链反应历程不同,内乳化法可分为丙酮法、预聚体分散法、熔融分散法、酮亚胺连氮法四大类。丙酮法制得的水性聚氨酯乳液稳定,相对分子量高而分布较窄,因而力学性能好,批次间重复性也好;但需耗用大量有机溶剂,成本高,效率低,并且受反应速率影响,一般只适用于制备线性聚合物。

    预聚体分散法的扩链反应在非均相体系中进行,产品质量不如丙酮法,但无需使用大量的有机溶剂,此法可制备有支化度的聚氨酯乳液。熔融分散法不用有机溶剂,工艺简单,生成的水分散体尽管具有交联结构,但相对分子量较小,性能不佳。酮亚胺连氮法适于由芳香族异氰酸酯制备水性聚氨酯的反应,可更好的控制反应进程,获得性能优良的芳香族水性聚氨酯。图1聚氨酯软硬链段结构