1、水 性 聚 氨 酯 涂 料 的 特 点 及分类韩慧（济南大学 化学化工学院 高材 0803）摘要：随着社会进步,人们保护环境的意识不断加强,发展绿色环保型涂料将成为今后的一个主要方向。聚氨酯防水涂料是反应型涂料的一种,其防水效果优良，在工程中得到了广泛应用。终述了水性聚氨酯涂料的特点及广泛应用，重点介绍了单组份水性聚氨酯涂料，双组份热固性水性聚氨酯涂料，水性改型聚氨酯涂料的性能特点及新发展。介绍了这三种涂料的制备方法及其在建筑、汽车、木器家具、皮革涂饰方面的应用，以及提高水性聚氨醋耐溶剂性耐水性和物理机械性能的固化交联技术。关键字：水性聚氨酯涂料 应用 改性 交联CHARACTERISTICS
2、 AND CLASSIFY WATER BORNE POLYURETHANE COATINGSHan HuiUniversity of Jinan College of Chemistry and Chemical EngineeringAbstact:With the social progress and people to protect the environment consciousness constantly strengthen, the development of green environmental protection coating will become one
3、 of the main direction in the future. Polyurethane waterproof coating is a kind of reactive coatings, its waterproof effect in engineering, fine can be widely used. Eventually described the characteristics of waterborne polyurethane coating and widely used, mainly introduces the aggregate-organ, pol
4、yurethane coating of waterborne sex of two-component water-borne polyurethane coating, thermosetting waterborne retrofit pu coating performance features and new development. Introduces the three coating, the preparation methods and in building, automobile, wood furniture and leather coating ACTS the
5、 role of applications, as well as improving water-borne get together ammoniac vinegar nairongji sexual water resistance and physical and mechanical properties of curing crosslinking technology. Key words: The water-borne polyurethane coatings Apply Modified Crossling1.水性聚氨酯涂料的特点60年代末以来，随着发达国家居民的环保意识
6、的增强和严格的环保法规，溶剂型涂料的用量成句年下降趋势，同时水性聚氨酯涂料的用量逐年增加。我国这番方面起步较晚，但这些年的努力依然颇有成效。水性聚氨酯涂料是以水性聚氨酯树脂为基料，以水为分散介质的一类涂料，具有生产成本低、不燃、无毒、不污染环境、节省有机溶剂等优点。此外，它还保留了传统的溶剂型聚氨酯涂料的一些优良性能，对纸张、木材、纤维板、塑料薄膜、金属、玻璃和皮革等均有良好的粘附性。水性与溶剂型聚氨酯树脂相比，其毒性小、保色性优异，但是不良的施工料件有可能影响成膜强度、弹性优于油性涂料，对个别溶剂的抵抗性不如油性涂料，粘结性广泛，对某些基质的粘结性不如油性涂料。在水性聚氨酯涂料中，交联水性聚
7、氨酯涂料具有良好的储存稳定性、涂膜机械性能、耐水性、耐溶剂性及老化性能，而且与传统的双组份溶剂型聚氨酯涂料的性能相近，本文会介绍一些这方面的知识。2.水性聚氨酯涂料的种类目前水性聚氨酯涂料主要包括单组份水性聚氨酯涂料、双组份水性聚氨酯涂料和改性聚氨酯涂料。2.1单组份水性聚氨酯涂料单组份水性聚氨酯涂料是应用最早的水性聚氨酯涂料，具有很高的断裂延伸率（可达800%）和适当的强度（可达20MPa），并能常温干燥，但耐水性和耐溶剂性很差，硬度、表面光泽度和鲜艳性都较低2。它是以水性聚氨酯树脂为基料并以水为分散介质的一类涂料。因为高分子量化合物不能形成良好而稳定的水分散体，所以传统的单组份水性聚氨酯涂
8、料通常是较低的分子量或低交联度。目前的品种主要包括热固性聚氨酯涂料和含封闭异氰酸酯的水性聚氨酯涂料等几个品种：a.热固性聚氨酯涂料。交联的聚氨酯能增加其耐溶剂性及水解稳定性。聚氨酯水分散体在应用时与少量外加交联剂混合组成的体系叫热固性水性聚氨酯涂料，也叫做外交联水性聚氨酯涂料。7b含封闭异氨酸酯的水性聚氨酯涂料。该涂料的成膜原料由多异氰酸酯组分和含羟基组分两部分组成。多异氰酸酯被苯酚或其它含单官能团的活泼氢原子的化合物所封闭，因此两部分可以合装而不反应，成为单组分涂料，并具有良好的贮藏稳定。早期的内交联剂有碳化二亚胺和甲亚胺, 在聚氨酯乳液中能稳定存在, 涂膜在干燥过程中由于水及中和剂的挥发,
9、使得胶膜的pH 值下降, 交联反应得以进行。采用氮杂环丙烷类化合物作为内交联剂应用于涂料体系, 不仅能与羧基和羟基反应, 在酸性环境中还可自聚, 在碱性条件下相当稳定。目前美国Olin 公司使用尿丁酮作为内交联剂, 能够改善单组分水性聚氨酯涂料的力学性能和耐溶剂性。c.室温固化水性聚氨酯涂料。热活化交联是由封端型异氰酸酯乳液与聚氨酯乳液混合形成稳定的单组分乳液, 干燥后进行热处理能使高反应性的NCO基团再生, 与聚氨酯分子所含的活性氢基团( 如羟基、胺基、脲基、聚酯基) 反应形成交联的涂膜。2.2 双组分水性聚氨酯涂料在水性双组分聚氨醋涂料中, 水是过量的, 其反应以异氰酸根与经基的么应为主。
10、原因在于异氛醋根与经基、水等的反应速度小于水的蒸发速度。在水性双组分聚氨醋涂料成膜以后, 水的蒸发速度很快。另一类水性双组分聚氨酯涂料组成物可用水分散多异氰酸酯和羟基官能聚氨酯分散体制成在水性双组分聚氨漆中，交联固化剂的品种和用量对最终漆膜性能的影响很大。交联机理不同于双组分溶剂型聚氨酯涂料（即%TU 参与反应），而是靠聚氨酯分散体上的活性氢与各种交联固化剂进行交联固化， 如何使反应更大程度地完成，两组分反应更充分、更完全，从而确定交联固化剂的用量，对最终性能起着决定性作用。在水性双组分聚醋涂料中, 其涂膜是因反应性双组分聚氨醋组成物中过量的水形成的。2.3水性改性聚氨酯涂料水性改性聚氨酯涂料
11、中最重要的是水性聚氨酯改性丙烯酸酯树脂, 将聚氨醋树脂的韧性及弹性, 与丙烯酸醋良好的保色性、光稳定性、硬度及低成本综合起来水性改性聚氨酯材料的主要进展是由原的物理混合改性发展为化学改性(称之为“原位聚合法”) ,即丙烯酸酯先作为合成聚氨酯的溶剂,待分散到水中后再作为反应单体聚合4。这样能够更好地提高改性材料的性能。目前,将聚氨酯、聚丙烯酸进行共聚改性也是较为常用的改性方法。此外,在改性材料的种类上还有用聚氨酯改性环氧树脂、改性聚醚以及改性醇酸树脂等。环氧树脂是一类具有良好粘接性、腐蚀、绝缘及高强度的热固性高分子合成材料1。3.水性聚氨酯涂料的应用建筑涂料可能是水性聚氨醋涂料最大的应用领域之一
12、。此外还有木器、塑料、金属、混凝土、皮革、纤维、汽车等许多领域。建筑涂料要求耐光性、耐候性等一些性能,利用聚氨醋分散体涂料通过组分调整可使其综合性能完全满足需要。木器漆一般要求美观并有良好的耐磨性、耐沾污性。水性聚氨醋具有耐磨性、柔韧性、光稳定性好、附着力强等特点, 木器漆已成为水性聚氨醋涂料的重要应用领域。从环保的角度考虑, 水性化是汽车涂料的发展趋势, 汽车表面的底漆、中涂漆、色漆、罩光漆以及修补漆均可采用水性聚氨酸酯。参考文献：1 殷锦捷，周华利，戴英华，赵志超. 有机硅环氧树脂对聚氨酯防水涂料结构和耐水性能的影响J.电镀与涂饰，2010，29（12）：58-60.2徐 峰. 水性聚氨酯
13、涂料新进展J. 涂料工业， 1998（6）：38-40.3 瞿金清,黄玉科, 黎永津. 单组分水性聚氨酯涂料的进展J. 合成材料老化与应用,2002(1):20-22.4 陈国新,赵石林. 水性聚氨醋涂料的研究进展J. 福建建材,2002,3(77):5-7.5 秦瑞，杨保平，孙哲，李博文. 双组分水性聚氨酯涂料的研究J.现代涂料与涂装，2008，11（11）：8-14.6 俞冬晴,贺江平,刘梅. 改性水性聚氨酯乳液的成及在涂料印花粘合剂中的应用J.聚氨酯，2010，11（102）：64-68. 7陈义芳。交联水性聚氨酯涂料及性能J。聚氨酯工业，1997，12（40）：1-6.8 张 辉,沈慧芳,黄洪,黎永津,陈焕钦.水性聚氨酯涂料的发展概况J.化学工业与工程,2004,21(4):296-299.化学建材结课论文题 目： 水 性 聚 氨 酯 涂 料 的 特 点 及分类 学 院： 化学化工学院 专 业： 高分子材料与工程 班 级： 高材 0803 班 学生姓名： 韩慧 指导教师： 李辉 二零一一年四月二十三日
