水性聚氨酯分散体的交联分类及特殊性简介

水性聚氨酯分散体的交联技术可以分为以下几类。

以上交联技术可以形成组合，对于预交联技术工业应用较少，且预交联实质上是合成交联型水性聚氨酯分散体。对于后交联，其组合可以有常温自交联单组分体系、常温外交联单组分体系、常温外交联双组分体系、高温自交联单组分体系、高温外交联单组分体系、高温双组分及辐射交联和氧化交联等。

水性聚氨酯分散体交联的特殊性主要是交联过程和成膜过程的相互影响。交联反应发生在成膜之前称为预交联，交联反应发生在成膜之后称为后交联。预交联和后交联都可以提高水性聚氨酯分散体膜材料的性能，但后交联更为有效。下图为预交联和后交联形成的材料结构示意图。

预交联是一个存在缺陷的交联过程。成膜前的交联仅能发生在粒子内部，形成交联粒子。这种粒子内的交联会影响到成膜过程，并首先影响到成膜过程中的粒子变形。粒子内的交联会大幅提高粒子的剪切模量，根据水性聚氨酯分散体成膜机理分散体的经典成膜条件：

G＜35σw/a/R

式中G为粒子的剪切模量，σw/a为水与空气的表面张力，R为粒子的半径。粒子的剪切模量上升到一定值时，成膜条件将被打破，分散体将不能完善成膜。即使采用低度交联，分散体粒子的剪切模量还未达到打破成膜条件容许的极限时，分散体可以成膜，但实践中我们发现膜出现了收缩现象。成膜收缩对应用会产生不良影响，当分散体作为粘合剂使用时会在粘合层与被粘合层之间形成应力，应力会破坏粘合的附着力。当分散体作为涂层时，涂层也会与基体产生应力，产生“抓面”现象甚至开裂。预交联的交联反应仅能在粒子内进行，粒子间分子不可能形成化学键合，因此膜材料只是交联粒子的堆积，并未有获得三维体型结构的材料。后交联是在分散体成膜后形成交联。以上所列的预交联的缺陷都不会在后交联中出现。后交联是水性聚氨酯分散体交联的发展方向。

文章选自王武生《水性聚氨酯分散体的交联》