高盟新材：水性聚氨酯胶粘剂市场报告
大家车网 2011-03-23 00:00 来源：汽车内饰网 作者:
高盟新材一直专注于高性能复合聚氨酯胶粘剂的研发和生产，目前产品种类包括塑料软包装用复合聚氨酯胶粘剂、油墨粘结料、高铁用聚氨酯胶粘剂、反光材料复合用胶粘剂、复膜铁专用胶等几大类一百多种，产品广泛应用于包装、印刷、交通运输、安全防护、家用电器、建筑材料等重要行业或领域。
水性聚氨酯胶粘剂(简称PU胶)是水性胶粘剂中的重要一类，以其优良的粘接性、突出的耐油、耐冲击、耐磨、耐低温等特性，近年来得到了迅速发展。（高盟新材提供）
一、水性PU胶的定义及分类
水性PU胶是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂。其分类方法很多，按外观和粒径可分为3类，即聚氨酯乳液、聚氨酯分散液和聚氨酯水溶液。实际应用最多的是聚氨酯乳液和分散液。
1.聚氨酯乳液
聚氨酯乳液是指水分散体中含有乳化剂的聚氨酯分散体系。可通过外乳化法制得。其粒径>0.1μm，外观白浊。由于这种聚氨酯不易溶于水，因此需通过强力搅拌，依靠剪切力和大量乳化剂作用将聚氨酯强制乳化分散于水中。大多数外乳化聚氨酯乳液的产品粒径粗大，且亲水性小分子乳化剂的残留，会影响固化后聚氨酯胶膜的性能，现在已经逐步向自乳化聚氨酯分散液方向发展。
2.聚氨酯分散液
通常将不含有乳化剂的聚氨酯分散体叫水性聚氨酯分散体，或聚氨酯分散液，其粒径在0.001-0.1μm，外观半透明，可通过内乳化或自乳化法制得。采用带有成盐亲水基团的物质与预聚体的--NCO基团反应生成亲水的聚氨酯盐，这种聚氨酯盐不用加入乳化剂，经搅拌可直接分散于水中得到半透明分散体。根据聚氨酯分子中所引入的亲水基团的不同，又可将其分为阴离子型、阳离子型和非离子型。在成膜过程中水分逐渐被排除，其分子链问及离子基团间呈有规律的排布，不但存在静电作用和氢键力，而且分子之间还发生交联反应，形成网络结构。由于没有乳化剂的存在，这些粒子对机械搅拌、加热或稀释的敏感性不大，耐电解质；胶膜牢固且富有弹性，粘附力强。
3.聚氨酯水溶液
聚氨酯水溶液是指所生成的聚氨酯分子溶于水中而形成的溶液。其粒径<0.001μm，外观透明，稳定性良好。但由于聚氨酯水溶液中聚合物的亲水性好，致使其胶膜的耐水性等性能比前2者差，而且工艺复杂，成本也较高，其应用受到了限制。
二、水性聚氨酯胶粘剂的现状及应用
国外在20世纪50年代就开始了水性PU胶的研究，直到80年代才在技术上取得突破，90年代推向市场。我国的研究始于20世纪70年代初，近年来研究工作十分活跃，但与国外水平相比，仍处于开发阶段。
随着经济高速发展，环保要求越来越高，国内许多单位都积极投入到水性聚氨酯的研发中，据不完全统计，目前我国水性PU胶粘剂的科研、生产单位已有上百家。水性PU胶粘剂具有耐低温、柔韧性、粘接性能好、胶膜物性可调节范围宽等优点，已在植绒、多种层压制品的粘合(包括薄膜、织物、棉或化纤、无纺布、纸张、食品包装复合塑料薄膜等)、汽车内饰材料的粘接、木工、压敏胶、制鞋等领域得到广泛应用。
前几年我国一些三资鞋厂已开始使用水性PU胶。目前每年单从我国出口到国外的4大名牌(如耐克等)所用的水性PU胶就达到2万吨。由于国产水性PU胶在固化速度、初粘性、耐热性等方面均不及溶剂型胶，因此国内市场上的鞋用水性PU基本上为进口产品。据报道，山西省应用化学研究院开发、山西运城华阳工贸公司生产的PUWD26210水性胶对鞋材具有良好的粘接性。
三、水性胶特色
水性胶就是胶粘剂的水性化，是以水为溶剂或分散介质制得水基胶粘剂，由于不用有机溶剂，从而杜绝了溶剂污染。
水性胶没有溶剂臭味，无毒、无污染、操作方便，残胶易清理，固体含量高，贮运安全方便。但是，水性胶需要较长的干燥时间和较高的干燥温度，干燥工艺条件也更严格，以保证水分的挥发彻底。另外，应当指出，不是所有水基胶粘剂都无污染，如脲醛胶和107胶也是水性胶，污染却很严重。
四、世界水性胶市场现状
我国是当前世界上最大的鞋类生产国、出口国和消费国。其中胶粘鞋占有绝大部分市场。而目前我国制鞋业中所用的胶粘剂90%是溶剂型胶粘剂，这类胶粘剂含有大量的甲苯、二甲苯、丁酮、丙酮、乙酸乙酯、烷烃等有机溶剂，用量占胶水总重的80％甚至更多。这些有机溶剂都存在一定的毒性，有些劣质的胶粘剂甚至用苯来生产，其毒性更大。除胶粘剂外，制鞋业中还广泛使用清洗剂、处理剂和上光剂等，这些原料中也大量使用有机溶剂。
这些有机溶剂绝大多数属挥发性有机物（VolatileorganiccompoundVOC），有机溶剂的大量使用除了引发直接接触者患职业病外，排放在大气中的有机溶剂在紫外线的作用下，产生光化学反应，会生成臭氧和醛类等二次污染物，当遇到不良气象条件时，这些污染物会形成光化学烟雾，而光化学烟雾会刺激人类的眼睛及呼吸道，引发头痛、眼睛红肿、喉炎、肺病等多种呼吸道疾病。此外，挥发性有机物的使用还对相关产品的运输、储存和使用中的防火、防爆提出了更高的要求。
所以世界各国颁布了不少有关VOC的法规和法则。VOC是挥发性有机物的总称，世界上各个国家目前对其定义和含量标准的理解不尽相同，在欧盟，作为VOC的物质被定义为由碳元素与一个或多个氢、氧、氮、硫、磷、硅或卤素相结合的化合物，在20oC或运行条件下它的蒸汽压大于0.01kPa且不发生化学变化；瑞士对VOC的定义为20oC下蒸汽压大于0.01kPa或标准大气压下沸点≤240oC，且不发生化学变化；美国对VOC的定义与欧盟和瑞士不同，它是通过测量干燥过程中的质量损失得到的，测量在干燥柜中于120oC×24h挥发性物质的总量，减去由卡尔费休法所测水分的量即得到体系的VOC量。
目前欧盟和美国等都各有不同的VOC法则。欧盟的VOC法则规定：1）每个企业或设备的消耗限额为5t；2）企业必须每年向行政机关报告VOC的总量；3）产品中的VOC量必须是大家都知道的；4）通过所有产品中的VOC量来估算总的VOC量；5）行政机关抽查企业的VOC量。在瑞士，每年的VOC量在3kg以内免费，超过3kg后产生每kgVOC，则由产生VOC的产品供应商交付3瑞士法朗。在美国，各州的限额不同，但超过后都要付费。
在制鞋工业中，按照欧盟指导性法则1999/13/EG的规定，到2005年10月31日，每双鞋的VOC限额为37.5g，到2007年10月31日，VOC为25g。对于Nike、Adidas等一线运动鞋品牌，对VOC的要求更高，目前每双鞋的VOC已经低于25g，但他们还在采取各种工艺和方法以使每双鞋的VOC降得更低，零VOC是最终的目标。
对于制鞋业中VOC的测试和计算，因为每次实际测试都存在误差，故此所谓标准值都只能是理论计算值。计算的原则如下：
VOC(g/双)=Σ[(g原料/双)×(gVOC/g原料)]
原料指制鞋中所有使用到溶剂的产品，包括胶粘剂、处理剂、清洗剂和上光剂等。实际计算中，很少通过一双鞋来计算VOC。鞋厂一般依据每生产100双鞋所使用的胶水、清洗剂、处理剂等含VOC物质的总量，依据供应商所提供的原料VOC含量，计算出总的VOC，即可得到每双鞋的VOC；或者根据每月鞋的生产量，胶水、清洗剂、处理剂等含VOC原料的消耗量，依据原料的VOC含量，即可计算出当月每双鞋的VOC。
在我国的制鞋工业中，除了一些品牌鞋的代加工厂外，可以说目前还没有厂家计算和控制VOC，保守的估计每双鞋的VOC在100g左右。拿整个行业来说，在2006年就有约20万t的有机溶剂直接排向了大气中（中国胶粘剂工业协会统计2006鞋用胶的量为25万t，以20％固含量计）。
虽说鞋厂采用当前的环保型胶粘剂可以减少对直接接触者健康的毒害，但挥发在空气中的有机物质因二次污染会对更多人的身体健康造成伤害，同时还会对生态环境造成伤害。虽说我国也有许多部门和地方政府颁布了一些有关鞋用胶粘剂的标准，如2003年颁布的强制性国家标准：《鞋和箱包用胶粘剂》（GB19340－2003）；国家环保总局的环境标志产品的标准：《环境标志产品认证技术要求－胶粘剂》（HBC18-2003）；福建省环保局制定并发布的福建省环境保护产品认可技术条件—鞋用胶粘剂。
但这些标准主要是有毒有害物质限量标准，对VOC的要求并不高。如GB19340－2003中规定：每千克胶液中含苯≤5.0g、甲苯和二甲苯≤200g、游离TDI≤10.0g、氯化溶剂≤50.0g、正己烷≤150g，总挥发性有机物≤750g/L。虽然环境标志产品要求更为严格，HBC18－2003标准规定，产品在生产中不得加入苯类、氯代烃等溶剂，由原料中带入的该类杂质含量均应小于2g/kg。产品中不得加入汞、铅、锡、铬的化合物，由产品原料中带入的该类化合物含量均应小于0.5g/kg，但对VOC的要求并不明确。这些标准主要是对胶粘剂的要求，对制鞋业中的清洗剂、处理剂和上光剂等并没有提出明确的要求。
国际上，以环境保护为框架的“京都议定书”2005年全面生效，欧盟化学品新规REACH也与2007年6月1号正式生效。这些旨在对人类健康和环境高度保护的法规的实施，使WTO的贸易壁垒正转化为技术壁垒，而技术壁垒的核心之一则是环保标准。近年来“绿色壁垒”事件不断发生。如最近闹的沸沸扬扬的出口食品、牙膏、服装和玩具有毒有害物超标事件；05年12月发生的意大利因偶氮染料和金属镍超标等问题查扣中国鞋事件。虽说这些都与挥发性有机物无关，但不排除今后会因制鞋业中有毒有害物质的使用和VOC等来阻止中国鞋的进口。同时ISO14000的全球性环境管理推动，要求产品从设计、制造、运输、行销、甚至回收都必须符合环保意识。有效降低VOC公害，成为由西而东的全球性共同趋势。
对于鞋厂来说，绿色制造是大势所趋。采用环保型溶剂胶可以降低对工人的毒害，但其毒性依然存在，并且挥发性有机物仍会导致二次污染。而采用水性胶、热熔胶可降低制鞋中的VOC达70％甚至更多，水性鞋胶（大底胶）已在多个国际著名品牌鞋上使用多年。国内也有一些品牌鞋开始试用水性胶，如福建鸿星尔克、富贵鸟已在国内率先通过水性胶试用。热熔胶在制鞋中也大量使用，但在主要的大底粘接方面目前还不成熟。对于仍在使用溶剂型胶粘剂的鞋厂来说，加强对溶剂和胶粘剂等的管理，采用溶剂回收、焚烧等装置也可有效降低VOC（可以回收约75％的VOC）。对于多数鞋厂来说，后两种方法设备投资过高，可行性不高。所以目前最佳的方法是在现有设备的基础上向水性胶过渡，并加强对溶剂使用的管理。
责任编辑: 杨小枫