氨酯胶粘剂具有一些特殊的优点,如极佳的耐寒性、耐油性、耐磨性、韧性等等,因此已被大量应用于制鞋、复合包装、木材加工、织物复合、建筑、航空航天、汽车等广泛的通用粘结。目前,聚氨酯胶粘剂虽然仍以溶剂型为主,但近年来世界各国都加强了环境保护和工业卫生立法,限制有机溶剂用量的形势越来越严格,如欧洲对胶粘剂VOC限量规定到35g/L,美国FDA、欧盟EU901/128和德国BgVV都明确提出含有非规定化学品的胶粘剂一律禁止在食品、药品包装中使用;所以发达国家使用溶剂型胶粘剂复合包装的比例已经从20世纪末的80%降低到了现在的30%。因此,聚氨酯胶粘剂从溶剂型向水性化的转变是世界各国共同努力的方向。水性聚氨酯胶粘剂的消费量年均增长18%以上,是增长率最大的胶种之一,2005年国内市场水性聚氨酯胶粘剂的市场份额已超过3%,消费量在2万吨以上(干料计)。
目前国内水性聚氨酯胶粘剂的品种有十几个,包括水溶型、水乳型、水分散型3 种。
①汽车用水性聚氨酯胶粘剂:汽车工业是现代经济增长的主导产业和支柱产业之一,汽车与胶粘剂、密封胶密不可分,汽车内饰用胶占汽车用胶总量的20%。水性聚氨酯胶粘剂对汽车内饰部分如聚氯乙烯、皮革、软质聚氨酯泡沫、纤维布复合材料、塑料壁纸、乳胶海绵、布、天鹅绒、木材、ABS树脂、聚丙烯纤维和织物等具有良好的附着力,因而在汽车的仪表板、大门和屋顶衬里、座椅和内饰部分有很强的应用前景。水性聚氨酯胶粘剂直到20世纪九十年代才逐渐应用在汽车内饰件
粘结上,但随着汽车VOC减排等环保法律法规的进一步严格,人们环保意识的不断增强,汽车内饰胶水性化的推广势在必行,因此,这将是水性聚氨酯胶粘剂最具发展前景的行业。目前,在这一领域,德国是水性聚氨酯胶粘剂的最大用户。荷兰的Zeneca Resins公司估计,欧洲每年约需6000吨以上的水性聚氨酯胶粘剂用于汽车工业新型塑料零部件的胶结,并为此开发了NeoRez系列水性聚氨酯胶粘剂产品。美国的Evode-Tanner公司开发的EVO-Tech385系列水性聚氨酯胶粘剂可用于汽车的仪表盘、前&后车门、以及杂物箱等部位。国内一汽长春富奥-江森汽车内饰件有限公司从意大利引进了全套水性聚氨酯胶粘剂生产线,不再使用溶剂型胶粘剂。另外,水性聚氨酯滤芯胶的需求量也随着汽车、拖拉机以及各种内燃机行业的发展不断增加。
②鞋用水性聚氨酯胶粘剂:目前,国内高档鞋厂已开始使用水性聚氨酯胶粘剂。这是目前国内水性聚氨酯胶粘剂用量最大的行业,但由于国产水性聚氨酯胶粘剂在固化速度、初粘性、耐热性等方面均不及进口产品,因此国内市场95%的鞋用水性聚氨酯胶粘剂为进口产品,每年单单从我国出口到国外名牌(Nike等)运动鞋所用的水性聚氨酯胶粘剂就达到数万吨。Bayer公司的Dispercoll? U系列胶可广泛用于制鞋、家具制造和汽车工业等领域,该系列配以Desmodur? D在运动鞋上的使用已达到工业化规模;但水性聚氨酯胶粘剂在皮鞋上的应用则落后于运动鞋,现仍处于批量试生产中,如Bally、Bata、Clarks等皮鞋跨国公司均在批量试用。
③层压制品及复合包装用水性聚氨酯胶粘剂:聚氨酯胶粘剂的配方可调,胶层从柔性到刚性可任意调整,适合多种材料复合包装及层压复合的要求;另外由于胶膜气味小、无毒,特别适用于食品包装复合薄膜及装饰用复合胶粘剂。这是目前国内应用范围最大的水性聚氨酯胶粘剂。从2006年开始,德国Bayer、日本光洋、美国National Starch等外国公司首先在中国使用水性真空吸塑胶替代溶剂型吸塑胶。Bayer的经典产品U54是销路最好的胶粘剂产品。
④木材用水性聚氨酯胶粘剂:木材加工是传统胶粘剂最大的应用领域。日本首先研制出了水性乙烯基聚氨酯系木材胶粘剂,简称API,后改名为水性高分子-异氰酸酯系木材胶粘剂(WPI),初粘性高,可常温胶接,最终粘接强度高,胶层耐水、耐久性良好,粘接木材时受压时间短,操作简便,胶粘剂呈中性,对木材无污染。
⑤植绒胶粘剂:水性聚氨酯具有优良的柔韧性,性能超过了丙烯酸乳液胶粘剂,可用作植绒胶。如环氧改性聚氨酯阳离子乳液体系,其粘附力、耐水性、耐溶剂性、手感等方面性能优异。
⑥服装用水性聚氨酯胶粘剂:水性聚氨酯胶粘剂可广泛应用于帆布、服装面料、传送带等涂层。水性聚氨酯胶粘剂的耐磨性、强度和耐低温开裂性均高于丙烯酸脂乳液及水性乙烯基树脂涂层剂,是推荐使用的高档织物涂层剂,可用于多种无纺布、针织布、起绒棉织布的防雨、迷彩、闪光、发泡、纺钻绒等不同功能的面涂需求,也适用于各种织物的底涂,适合于含浸(包括热敏)工艺生产线。可以采用干法转移涂层
贴膜工艺或涂层轧花工艺,水性聚氨酯涂层织物具有涂层薄、弹性好、手感软、耐溶剂、耐寒、耐磨、防水透气等优点。
c.水性聚氨酯涂料
根据有关分析资料表明,2006年,我国水性聚氨酯涂料的应用占市场份额的30%左右,年均增长速度在7%~8%左右;其中用量最多的是建筑涂料市场,约占50%以上,其次是胶粘剂、油墨、光油等方面。目前水性聚氨酯涂料的发展速度,特别是水性内、外墙涂料与水性木器漆、油墨光油的需求最为迫切;而我国建筑涂料的年需求量在250万吨左右,其中可由水性聚氨酯涂料替代的就达120万吨,仅这一项即有上百亿元的需求空间。其发展趋势和特点如下:
①水性涂料市场整体快速增长:水性聚氨酯涂料避免了水性醇酸、丙烯酸乳液及其它树脂涂料的诸多缺陷,因而极具开发潜力。在国外,水性聚氨酯建筑涂料、汽车涂料、木器涂料领域的市场份额占一大部分,但国内因技术原因,这些市场才刚刚起步。我国涂料消费结构大致为建筑35%~40%、工业涂料35%~40%、特种涂料10%~15%、其它5%~20%。水性化程度分别是建筑涂料50%~60%、工业涂料14%~15%。2005年水性涂料产量达80万~90万吨,约占全部涂料总量的20%。
②汽车工业拉动明显:世界汽车涂料年消费量在170万吨以上,其中挥发性溶剂型涂料则在80万吨以上,既浪费资源,又带来环境污染,因此,在20世纪六十年代,汽车底涂料率先使用水性电泳涂料,目前水性化率在90%以上;汽车中涂料七十年代开始水性化,目前水性化率已达88%;汽车面涂料八十年代使用水性闪光涂料,目前水性化率已达65%。近年我国汽车工业高速发展,汽车涂料用量猛增。国内中高档汽车水性电泳底涂料也达90%,但低档车领域应用较少,与国外相比差距明显。
③水性木器涂料前景好:20世纪末欧洲民用涂料市场中水性涂料已占70%以上市场份额,北欧地板涂料的水性化率为80%,而欧美木器表面涂饰平均水性化率已达10%~13%。在美国,用量最大的水性木器涂料为聚氨酯水分散体,年消费量已达2万吨以上。目前,国内水性木器涂料供应商总数大约为30~50家,占据了超过70%的市场;但国外公司统治着中国高端水性聚氨酯市场,原因是其技术优势和在原材料供应方面的垄断地位;本地企业在中低端市场竞争,造成该局面的主要障碍是:高端原料供应的限制、缺乏配套应用技术、缺乏有水性漆施工经验的技术人员、缺乏先进的加工设备。嘉宝莉公司已建成具有国内领先水平、亚洲最大的万吨级的水性木器涂料全自动化生产线,自主生产水性聚氨酯,大大增强了自身水性木器涂料产品的成本优势;同时,本土其它企业也在崛起,华润、美涂士、巴德士、三棵树、江苏大象、展辰、华隆等都在不断掘金水性木器漆市场。