聚氨酯涂料文献综述
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目录1、前言 (1)1.1 环保与水性涂料 (1)1.2 水性涂料存在的问题 (1)1.3 水性聚氨酯涂料的发展现状 (2)水性聚氨酯涂料的合成 (2).1丙酮法 (3).2预聚体混合法 (3).3熔融分散缩聚法 (3)水性聚氨酯涂料的改性 (3).1丙烯酸酯类及含乙烯基的单体改性 (4).2环氧树脂改性 (4) (4).4多元改性的方法 (4).5其它改性方法 (5)2、实验部分 (6) (6) (7)3、结果与讨论 (7) (7)结论 (10) (11) (11) (11) (12) (12)参考文献 (12)摘要:该文综述了水性聚氨酯漆的发展历史和特性,阐明了发展水性聚氨酯漆的价值和意义。
并且对近几年国内外水性聚氨酯漆丙酮法、预聚体混合法、熔融分散缩聚法、酮亚胺/酮联氮法、保护端基乳化法进行了综合说明。
另外对水性聚氨酯漆所存在的问题进行了总结,并阐述了环氧树脂、有机硅氧烷、丙烯酸酯类及含乙烯基的单体等对水性聚氨酯漆进行改性。
最后对水性聚氨酯漆进行了展望并阐述拉在汽车上、在木器家具上和皮革涂饰的应用。
关键词:水性聚氨酯合成改性应用1、前言1.1 环保与水性涂料虽着涂料工业的发展,涂料的花色、品种、功能越来越多,分工也越来越细,但在涂料的制造和施工过程中因有机溶剂的大量排放而对环境造成巨大的污染。
为限制有机溶剂的排放,涂料的固体化、无溶剂化、水性化已呈发展趋势,业内人士广泛赞同的“4E”涂料(Economy,Efficiency,Ecology,Energy)即指上述涂料。
其中,涂料的水性化是近年来发展十分迅速的一个领域,已有不少成熟的产品和技术在广泛使用[1]。
凡是用水作溶剂或者作分散介质的涂料,都可称为水性涂料。
水性涂料包括水溶性涂料、水稀释性涂料、水分散性涂料(乳胶涂料)3种。
水溶性涂料是以水溶性树脂为成膜物,以聚乙烯醇及其各种改性物为代表,除此之外还有水溶醇酸树脂、水溶环氧树脂及无机高分子水性树脂等。
水性聚氨酯皮革涂层的研究综述摘要:综述了水性聚氨酯的结构、性能、分类、制备方法及应用;介绍了水性聚氨酯合成的主要原料;概述了水性聚氨酯目前的研究和发展状况。
关键词水性;聚氨酯;皮革;研究现状Review of waterbone polyurethane for leather coating Abstract:The structure,properties,classification,synthetic methods and application of waterborne polyurethane were reviewed in this article. Raw material was introduced. Present research and development of waterborne polyurethane were listed. Key words:waterbone;polyurethane;raw material;present research1 水性聚氨酯简介聚氨酯树脂为含有氨基甲酸酯基团的高聚物,通常由多异氰酸酯或其加成物与含活泼氢的多元醇逐步聚合反应而成,反应过程中除生成氨基甲酸之基团外,还生成脲键等基团。
聚氨酯树脂性能优异,具有机械性能好、耐磨性好、硬度高、耐水、耐化学、耐老化性优异等优点,应用领域极为广泛[1-3]。
聚氨酯树脂在真皮中可用作鞣剂和涂饰剂[4-6],在合成革还可用做湿法贝斯的制造[7]。
传统的溶剂型聚氨酯已得到广泛的应用,其一般为15-30%的含量,其余组分多为苯类、酮类、N,N-二甲基甲酰胺类溶剂,使用过程中造成浪费,污染环境、损害员工健康。
随着人们环保意识的提高,低VOC或零VOC聚氨酯得到广泛的关注,国内外经多年的研究开发了水性聚氨酯类的环保产品,并先后投入商业生产[8-11]。
其中水性聚氨酯因不含或只含极少的有机溶剂、应用条件较温和等优势的攒竹,得到快速发展。
聚氨酯概况一、聚氨酯定义聚氨酯:凡是在大分子主链中含有氨基甲酸酯基的聚合物称为聚氨基甲酸酯,简称聚氨酯。
分类:聚酯型聚氨酯; 聚醚型聚氨酯。
聚酯型聚氨酯:以异氰酸酯和端羟基聚酯为原料制备的聚酯称为聚酯型聚氨酯。
聚醚型聚氨酯:以异氰酸酯和端羟基聚醚为原料制备的聚氨酯。
二、聚氨酯生产常用原料简介己二酸(AA)1、物理性质:白色晶体或结晶粉末,略有酸味,微溶于水、环己烷,溶于丙酮、乙醇、乙醚。
不溶于苯、石油醚。
熔点152℃,沸点330.5℃(760mmHg),比重1.360(20/4℃),闪点196℃。
2、用途:AA主要用于生产尼龙(纤维和树脂),约占总生量的70%以上,聚氨酯行业中AA 的用量只约20%,余下的用于增塑剂、造纸、药物等方面生产。
在PU行业中,AA用于生产PU革用树脂、鞋底原液、弹性体、胶粘剂和油漆等方面。
二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯(MDI)1、物理性质:白色到微黄色结晶体(或粉末)。
溶于丙酮、苯、甲苯、氯苯、硝基苯、煤油、乙酸乙酯等,比重1.197(70℃),凝固点38-39℃,沸点190℃(5mmHg)。
2、用途:MDI只用于聚氨酯行业中,其应用范围是:弹性体、纤维、革用树脂、鞋底原液、胶粘剂和油漆等方面。
多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)1、物理性质:棕色粘稠液体,溶于丙酮、苯、甲苯、氯苯、硝基苯、煤油、乙酸乙酯等,比重1.23(25℃)。
2、用途:在PU行业中,PAPI主要用于生产硬泡,此外还可用于胶粘剂、铺装材料等。
甲苯二异氰酸酯(TDI)1、物理性质无色至淡黄色液体,有强烈刺激性气味。
可溶于醚、丙酮、苯、四氯化碳、氯等。
与水、醇及胺等反应,比重 1.2244(20/4℃),熔点19.5-21.5℃,沸点251℃(760mmHg)。
2、用途:TDI的主要用途是生产PU泡沫,约占TDI总量的80%以上。
此外还用于胶粘剂、弹性体、油漆、固化剂等方面。
N,N-二甲基甲酰胺(DMF)1、物理性质:无色透明液体,有氨气味,溶于水、乙醇、乙醚、氯仿等大多数有机溶剂,微溶于苯。
水性聚氨酯前言聚氨酯( PU ) 是聚氨基甲酸酯的简称, 它是聚合物内含有相当数量的氨基甲酸酯( —NHCO— )的高分子化合物。
自从1937 年德国Bayer 教授首次合成聚氨酯以来, 聚氨酯以其软硬度可调节范围广、耐低温、柔韧性好、附着力强等优点逐渐被人们所认识。
其弹性体、泡沫塑料、涂料及粘接剂等均已获得广泛应用。
但由于溶剂型聚氨酯含有大量有机溶剂, 严重污染环境, 特别是溶剂型双组分聚氨酯中的残留异氰酸酯单体, 毒性极高。
随着人们环保意识的增强和各国政府环保立法, 急需一种可以替代传统有机溶剂型的新型聚氨酯材料。
水性聚氨酯是以水替代有机溶剂作为分散介质, 有人也称水性聚氨酯为水系聚氨酯或水基聚氨酯 , 它不仅具有溶剂型聚氨酯的一些重要性能特征。
同时还具有不燃、无毒、无污染、节省能源及易贮存, 使用方便等优点。
因此备受关注, 成为当今聚氨酯领域发展的重要方向。
目录一、水性聚氨酯的定义及分类二、水性聚氨酯的制备原理三、水性聚氨酯的制备方法四、水性聚氨酯的防水性能及应用五、水性聚氨酯的其他应用六、展望1水性聚氨酯的定义及分类水性聚氨酯是指聚氨酯以水为介质, 体系中不含或含很少的有机溶剂。
以外观分, 水性聚氨酯可以分为 3 类: 聚氨酯水溶液、聚氨酯分散液、聚氨酯乳液。
三者之间的区别在于聚氨酯大分子粒子在水中的分散形态的不同,并没有不可逾越的界限, 实际应用中我们所说的水溶性聚氨酯是指聚氨酯水分散体或聚氨酯乳液。
表 1 按外观分各类水性聚氨酯的特性以亲水性基团的电荷性质分, 水性聚氨酯可分为阴离子型水性聚氨酯、阳离子型水性聚氨酯和非离子型水性聚氨酯。
其中阴离子型最为重要, 分为羧酸型和磺酸型2 大类。
以合成单体分水性聚氨酯可分为聚醚型、聚酯型和聚醚、聚酯混合型。
依照选用的二异氰酸酯的不同, 水性聚氨酯又可分为芳香族和脂肪族, 或具体分为TDI 型、HDI 型等等。
以产品包装形式分水性聚氨酯可分为单组分水性聚氨酯和双组分水性聚氨酯。
聚氨酯概况综述范文聚氨酯是一种具有很强的多功能性的高分子材料。
它由聚氨酯树脂和氮氢化合物(聚醚或聚酯)反应而成,其基本结构中含有酯和氨基(NH2)官能团。
聚氨酯具有优异的物理性能和化学稳定性,广泛应用于建筑、汽车、航空航天、医疗、电子、纺织、运动器材等领域。
聚氨酯材料的优点之一是其可调性。
聚氨酯可以根据应用需求进行调制,例如调整硬度、柔软度、弹性和耐磨性等。
这使得聚氨酯能够满足不同行业和应用的要求,并广泛应用于各种领域。
聚氨酯材料的另一个重要特点是其优异的物理性能。
聚氨酯具有很高的抗拉强度、抗撕裂强度和耐磨性,并且具有很好的弹性恢复性。
这些特性使得聚氨酯在高负载和高应力环境下能够长时间保持其性能,并且对震动和冲击有良好的吸收能力。
此外,聚氨酯还具有优异的耐老化性和化学稳定性。
聚氨酯材料在不同温度和湿度条件下都能够保持其物理性能,并且对大多数溶剂和化学物质具有很好的抵抗力。
这使得聚氨酯材料适用于苛刻的环境和要求高耐久性的应用。
聚氨酯材料的应用非常广泛。
在建筑领域,聚氨酯可以用于制造保温材料、密封材料、涂料和粘合剂等。
在汽车领域,聚氨酯可用于制造座椅垫、减震器、车身零件等。
在医疗领域,聚氨酯可以用于制造人工关节、心脏支架等。
在纺织领域,聚氨酯可用于制造弹性纤维、合成皮革等。
在电子领域,聚氨酯可用于制造电子封装材料、电缆绝缘材料等。
在运动器材领域,聚氨酯可用于制造滑雪板、冲浪板等。
总的来说,聚氨酯具有多功能性、可调性、优异的物理性能和化学稳定性等优点,使其成为许多领域中的理想材料。
它的广泛应用推动了社会和技术的发展,并在各个领域中发挥着重要作用。
文献综述离心机的出现与原理离心机就是利用离心力使得需要分离的不同物料得到加速分离的机器。
工业离心机最早诞生于欧洲19世纪中叶。
随着近代环境保护、三废治理发展的需要,对于工业废水和污泥脱水的处理都很高,因此促使卧式螺旋卸料沉降离心机、碟式分离机和三足式下部卸料沉降离心机的进一步发展,特别是卧式螺旋卸料沉降离心机的发展尤为迅速[1]。
其主要分为过滤式离心机和沉降式离心机两大类。
过滤离心机的主要原理是通过高速离心滚筒(使用适当的过滤材料)产生的离心力,加快液体中固液混合物的鼓,鼓内的固体保持,达到分离固体和液体的影响,或俗称脱水的影响。
沉降离心机的主要原理是通过转子高速旋转产生的强大的离心力,加快不同比例的混合物的成分(固体或液体)沉降速度,样品中不同沉降系数和浮力密度的物质。
离心机用于化工、石油、食品、制药、选矿、煤炭、水处理和运输部门。
离心是离心机转子高速旋转产生的强大的离心力,加快解决粒子在液体中,样品中不同沉降系数和浮力密度的物质。
含有小颗粒悬浮液静置不动时,由于重力场的影响悬浮粒子逐渐下沉。
粒子越重,下沉越快,反之密度比液体小的粒子就会增加。
重力场中粒子的运动速度和粒子大小、形状和密度,并与引力场的强度和液体的粘度。
像红细胞大小的粒子,一个直径几微米,通常重力作用下观察他们的结算流程。
此外,物质在介质沉积是伴随着一个扩散现象。
扩散是无条件的绝对的。
成反比的扩散和质量材料,颗粒越小扩散更为严重。
凝结是相对的,有条件的,受外部力量下沉运动与质量成正比,颗粒越大沉降和更快。
利用离心沉降原理实现固相和液相组成的悬浮液或液液固组成的三相混合物的分离过程叫做离心沉降分离过程分离这些混合物的机器叫做沉降离心机[2]。
离心机分离性能是一个重要指标测量了分离因子。
它表示被分离物料在转鼓内所受的离心力与其重力的比值,分离因数越大,通常分离也越迅速,分离效果越好。
工业用离心分离机的分离因数一般为100~20000超速管式分离机的分离因数可高达,62000,610000决定离心分离机处理能力的另一因素是转鼓的工作面积,工作面积大处理能力也大分析用超速分离机的分离因数最高达。
水性聚氨酯涂料技术研究进展水性聚氨酯涂料是一种环境友好型涂料,具有优异的性能和广泛的应用前景。
随着人们环保意识的不断提高,水性聚氨酯涂料的研究和应用愈加受到。
本文将综述水性聚氨酯涂料的背景、研究现状、研究方法、研究结果、结论与展望以及水性聚氨酯防腐涂料的发展历程可以追溯到20世纪90年代初,当时人们开始环保和健康,推动了水性涂料的研究和开发。
随着技术的不断发展,水性聚氨酯防腐涂料的应用范围越来越广泛,涉及到石油、化工、冶金、汽车、船舶、桥梁等领域。
目前,国内外对于水性聚氨酯防腐涂料的研究主要集中在配方设计、工艺流程、原料选择、质量控制等方面。
在配方设计方面,水性聚氨酯防腐涂料的成膜物质以聚氨酯为主,同时还需要加入各种功能助剂和填料,以改善涂料的性能。
在工艺流程方面,水性聚氨酯防腐涂料的制备主要涉及混合、搅拌、研磨、过滤等步骤。
在原料选择方面,需要选择低毒性、高性能的原料,以确保涂料的安全性和稳定性。
在质量控制方面,需要对涂料的成分、性能和稳定性进行严格把控,确保产品的质量。
目前,水性聚氨酯防腐涂料已经取得了显著的研究成果。
涂层的防腐性能、物理机械性能、耐化学试剂性能等指标均得到了显著提升。
水性聚氨酯防腐涂料还具有很好的耐磨性、耐候性和抗紫外线性能,可以在各种恶劣环境下使用。
展望未来,水性聚氨酯防腐涂料在工业防腐、海洋防腐、交通防腐等领域的应用前景十分广阔。
在工业防腐方面,水性聚氨酯防腐涂料可以应用于石油、化工、冶金等行业的设备防腐,提高设备的耐久性和安全性。
在海洋防腐方面,水性聚氨酯防腐涂料可以应用于船舶、码头、海上平台等设施的防腐蚀保护,提高海洋工程的安全性和可靠性。
在交通防腐方面,水性聚氨酯防腐涂料可以应用于汽车、火车、飞机等交通工具的防腐保护,提高交通工具的使用寿命和安全性。
水性聚氨酯防腐涂料的研究和应用进展顺利,已经得到了广泛应用。
未来,随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展,水性聚氨酯防腐涂料将会发挥更大的作用,为人类的生产和生活带来更多的便利和安全。
聚氨酯毕业论文聚氨酯(Polyurethane,简称PU)是一种重要的高分子材料,广泛应用于各个领域。
它具有优异的物理性能和化学稳定性,同时还具备可调控的结构和性能特点。
因此,聚氨酯的研究和应用一直是材料科学领域的热点之一。
首先,聚氨酯在建筑领域有着广泛的应用。
由于其良好的耐候性和耐化学腐蚀性,聚氨酯被用作建筑材料的涂料、胶粘剂和密封材料。
例如,聚氨酯涂料可以用于室内墙面和地板的保护,提供美观和耐久的表面。
此外,聚氨酯胶粘剂也被广泛应用于建筑材料的粘接,如木材、金属和塑料的粘接。
聚氨酯密封材料则可以用于建筑物的防水和隔热。
其次,聚氨酯在汽车工业中有着重要的地位。
由于其优异的强度和耐磨性,聚氨酯被广泛应用于汽车零部件的制造。
例如,聚氨酯泡沫被用作汽车座椅的填充材料,提供舒适的乘坐体验。
聚氨酯弹性体则被用作汽车悬挂系统的衬垫,提供良好的减震效果。
此外,聚氨酯涂层也被用于汽车外部的保护和美化,提高汽车的耐久性和外观质量。
聚氨酯还在航空航天领域发挥着重要作用。
由于其轻质和高强度的特点,聚氨酯被广泛应用于航空航天器的结构材料中。
例如,聚氨酯复合材料可以用于制造飞机的机身和翼面,提供较低的重量和较高的刚度。
聚氨酯也可以用于制造航天器的热控制材料,提供良好的隔热性能。
此外,聚氨酯泡沫还可以用于航天器的减震和隔音,提高航天器的安全性和舒适性。
除了以上领域,聚氨酯还在许多其他应用中发挥着重要作用。
例如,聚氨酯被广泛应用于家具制造中的填充材料,提供舒适的坐感和支撑力。
聚氨酯也可以用于制造运动鞋的中底,提供良好的缓冲和支撑效果。
此外,聚氨酯还可以用于制造衣物的涂层,提供防水和防风的功能。
总之,聚氨酯作为一种重要的高分子材料,具有广泛的应用前景。
它在建筑、汽车、航空航天等领域发挥着重要作用,提供了许多优异的性能和功能。
随着科学技术的不断进步,聚氨酯的研究和应用将会进一步深化,为人们的生活带来更多的便利和舒适。
聚氨酯涂料文献综述水性聚氨酯涂料的改性及其应用进展应化0803 李杨080105082Abstract: The development history of waterborne polyurethane was summarized in this paper. The modified methods including epoxy resin modification, silicone modification, fluorine modification, acrylate modification, nano material modification and research progress were mainly introduced. The application fields of waterborne polyurethane such as wood coatings, paper coatings, leather finishing agents, automotive coatings and so on were described. The domestic development direction of water-borne polyurethane was also pointed out.水性聚氨酯(WPU)是一类可在水中分散溶胀的聚合物,因其中的挥发性有机物含量低,在工业水性漆、建筑涂料、水性胶黏剂等领域有很大的发展和应用空间[1-3]。
WPU不但保留了传统的溶剂型聚氨酯优良性能,如良好的柔韧性、耐低温性和耐疲劳性等,而且还具有环保、节能、安全可靠、使用方便等优点。
近5年来,世界水性聚氨酯分散体(PUD)消费保持6. 3%以上的年均增速,约为全球GDP 增速的2倍,而2005年我国的PUD消费量达到4. 1万吨, 2006年达到5. 5万吨, 2007年突破7. 0万吨,近3年我国PUD消费量年均增长率超过15%。
聚氨酯涂料综述摘要本文是一篇综述性的论文。
全论文围绕聚氨酯涂料这一类涂料进行了详细的阐述和介绍。
具体的思路是,先介绍这一类涂料的发展概况,然后具体到说明其组成、分类以及合成原料和制备,当然,这些都是比较广义的说明,没有具体到每一个实例之中。
制备方法介绍过后,就涉及到聚氨酯涂料的各类应用了,不同的涂料对应于不同场合的需求,因而加以分点阐述。
最后,笔者大致介绍了一下我国聚氨酯涂料的发展现状。
关键词:聚氨酯涂料异氰酸酯多元醇一、引言聚氨酯涂料(简称为PU涂料),涂膜外观优美,具有良好的装饰性,且因其良好的柔韧性、耐冲击性、耐腐蚀性、耐化学品性及优异的耐低温性和耐磨性、硬度大、高弹性等特点,已广泛地应用于车船、航空、电子、建筑、桥梁、机床、木器及室内装潢等领域的装饰和保护中,同时也大量用于石化设备、管道、海洋设施、重型机械等工业的防腐蚀保护和装饰。
二、发展概况聚氨酯涂料是在20世纪后半叶才发展起来的一种新型材料。
自从1937年德国Bayer 教授首次合成聚氨酯以来,聚氨酯以其软硬度可调节范围广、耐低温、柔韧性好、附着力强等优点逐渐被人们所认识,其弹性体、泡沫塑料、涂料及粘接剂等均已获得广泛应用。
另外,聚氨酯的主要原料异氰酸酯很活泼,不仅能与羟基树脂结合,还能与底材中的羟基结合,形成牢固的化学键和氢键,增强了与底材的粘附力,这使它集涂料的优点于一身,具有极好的通用性和优异的使用效果,聚氨酯涂料是增长速度最快的涂料品种之一,它在涂料中所占比例和增长速度象征着一个国家的涂料工业水平,受到世界各国的高度重视和广泛研究。
三、组成、分类及原料3.1组成聚氨酯(PU)是一种性能优异的高分子材料,以低聚多元醇为软段,异氰酸酯和扩链剂为硬段的嵌段化合物,其化学结构中含有氨基甲酸酯、醚键、脲键和脲基甲酸酯等多种极性键,赋予了它优良的粘结性和成膜性能。
聚氨酯涂料是在涂膜中含有相当数量的聚氨酯甲酸酯的涂料。
其中除了含有氨酯键之外,还含有脲键、醚键、酯键、脲基甲酸酯键等等。
浅析水性聚氨酯涂料研究进展论文[优秀范文5篇]第一篇:浅析水性聚氨酯涂料研究进展论文随着人们环保、能源意识的增强,特别是各国环保法规对涂料体系中有机挥发物(VOC)含量的严格限制, 促进了水性涂料为代表的低污染型涂料的发展。
水性涂料是以水为分散介质的一类涂料,具有不燃、无毒、不污染环境、节省能源和资源等优点。
水性聚氨酯涂料将聚氨酯涂膜的硬度高、附着力强、耐磨蚀、耐溶剂性好等优点与水性涂料的低VO C含量相结合,且聚氨酯聚合物具有裁剪性,采用分子设计原理,结合新的合成和交联技术,能有效控制涂膜聚合物的组成和结构,使水性聚氨酯涂膜性能相当于甚至优于传统溶剂型涂料,成为发展最快的涂料品种之一。
聚氨酯水分散体涂料1.1 水性聚氨酯分散体的合成聚氨酯(PU)水分散体的制备多采用聚合物自乳化法,即在聚合物链上引入适量的亲水基团,在一定条件下自发分散形成乳液。
根据扩链反应不同,自乳化法可分为: 丙酮法、熔融分散法、预聚体分散法和酮亚胺法等,其中丙酮法和预聚体分散法较为成熟。
丙酮法的扩链反应在均相体系中进行, 易于控制,重复性好,乳液质量高,适应性强。
但需回收丙酮溶剂,生产效率低、能耗大。
预聚体分散法的扩链反应在非均相体系中进行,无需使用大量的有机溶剂,可制备有支化度的聚氨酯乳液。
近年来聚氨酯水分散体的研究热点有:(1)以脂肪族异氰酸酯单体为原料,采用预聚物混合工艺,研究软段多元醇的分子量、亲水离子含量和聚氨酯预聚物分子量等对聚氨酯分散体的粒子结构、形态、稳定性和涂膜物理力学性能等的影响,在宏观物性上探讨聚氨酯水分散体的结构与性能的关系,在产品开发与应用方面作了大量工作;(2)系统研究扩链剂种类、扩链工艺、中和度、介质介电常数等对分散体形态和结构影响,研究分散体的流体力学行为,并采用热分析技术,研究分散体涂膜的降解动力学;(3)相继出现了采用软段离子化和离子化扩链剂等合成分散体的新方法,如魏欣[4 ]等采用含叔胺基聚醚合成系列聚氨酯离聚物, Wei等采用离子化的聚氧乙烯化胺(N PEO)制备以N PEO为内乳化剂的聚氨酯水分散体。
高性能水性聚氨酯涂料研究进展摘要:随着环保法规日益严格,水性聚氨酯涂料的应用越来越广,高性能水性聚氨酯涂料成为研究热点。
本文综述了目前高性能水性聚氨酯涂料的主要研究方向,并对高性能水性聚氨酯涂料未来的应用前景进行了展望。
关键词:高性能;水性聚氨酯涂料一、引言聚氨酯涂料是指以聚氨酯树脂作为主要成膜物质,在配以颜料、溶剂、催化剂、及其它辅助材料等所组成的涂料。
聚氨酯涂料具有较强的耐磨性、优良的附着力、优良的耐油、耐酸碱、耐水以及耐化学药品等耐腐蚀性能,因而广泛地应用于车辆、船舶、航空、电子、建筑、桥梁、机床、木器及室内装潢等领域的装饰和保护中。
聚氨酯涂料种类繁多,其中按分散介质或其形态分为溶剂型、无溶剂型、高固体性、水分散型、粉末涂料型等。
近年来,随着人们环保理念的增强和环保法规的日益严格,聚氨酯涂料市场也以绿色环保为发展方向,各种环保型涂料被相继开发并广泛应用。
到2025年,涂料行业总产量预计增长到3000万吨左右,其中环境友好型涂料品种将占涂料总产量的70%。
环保聚氨酯涂料中,水性聚氨酯涂料是是目前综合性能最好的防水涂料之一,具有成膜性好、延伸率大、粘结力强、耐油耐酸碱化学品和装饰性好等优良性能。
但是,水性聚氨酯涂料在成本、耐水性、与基材润湿性、施工与应用性能方面也存在许多缺点。
随着生活生产中对水性聚氨酯(WPU)涂料性能方面要求的提高,寻求高性能的水性聚氨酯涂料越来越受到广泛关注。
本文综述了目前高性能水性聚氨酯涂料的主要研究方向,并对未来的应用前景进行了展望。
二、高性能水性聚氨酯涂料研究进展目前,高性能水性聚氨酯涂料的研究主要集中在以下两个方向。
一是利用聚氨酯分子的可设计性,在聚氨酯链上引入特殊功能的分子结构,如含氟、含硅聚合物链,使涂膜具有更多的功能性,如优异的表面性能、耐高温性、耐水性和耐候性等;二是引入各种纳米粒子,增强复合涂料的性能。
具体研究情况如下。
2.1.1 有机硅改性水性聚氨酯涂料有机硅材料具有耐高低温、耐气候老化、耐臭氧、电绝缘、耐燃、无毒、无腐蚀和生理惰性等优异性能,因而是聚氨酯改性产品的理想材料。
J I A N G S U U N I V E R S I T Y 涂料及粘结剂化学结课论文聚氨酯涂料研究进展学院名称:材料科学与工程学院专业班级:高分子1201学生姓名:学号:31207050指导教师姓名:2015年12 月聚氨酯涂料研究进展摘要:聚氨酯涂料因其良好的性能,已经广泛地应用工业设施和民用装饰等各个领域,在涂料行业中占有非常重要的位置。
本文简要叙述了聚氨酯涂料的组成、合成、主要应用,展望了聚氨酯涂料的发展方向。
关键词:聚氨酯涂料树脂合成应用1.引言聚氨酯(PU)是一种有优异性能的高分子材料,以低聚多元醇为软段,扩链剂和异氰酸酯为硬段的嵌段化合物[1],其化学结构中含有氨基甲酸酯、脲键、醚键和脲基甲酸酯键等多种极性键,给予了它优良的成膜性能和粘结性。
聚氨酯具有柔韧性、耐磨性、低温性、耐化学品性和粘结性好的优点。
2.聚氨酯涂料的发展历史聚氨酯技术兴起于德国,1937年,奥托拜耳先生发明聚氨酯,给聚氨酯化学的发展奠定了基础,开发出适合不同用途需要的聚氨酯技术。
自 1955 年以来,拜耳公司已把各种单体和聚合的异氰酸酯、聚醚、聚酯及丙烯酸酯应用于聚氨酯涂料的生产中。
1965年抗褪色双组分聚氨酯涂料在飞机和火车机身中应用;1987 年作水性成膜物使用;1994年水性双组分聚氨酯体系投入使用。
3.聚氨酯涂料的制备方法根据所用原料的不同,一般可将聚氨酯涂料分为聚酯型和聚醚型两类。
多异氰酸酯聚合物也称作聚氨酯预聚物,主要包含缩二脲和三聚体(异氰脲酸酯)、聚氨酯加成物[2]。
典型的聚氨酯加成物是通过TMP(三羟甲基丙烷)和TDI反应制备。
这种预聚物的应用面广应用量大。
当前,国内TDI加成物产品的产品粘度、色泽和涂膜性能都已经达到国外水平,但残留于产品中TDI单体含量比较高需进行调整工艺、配方来降低加成物中残留TDI 含量的继续研究。
据媒体报道称,日本旭化成公司利用一种多元醇醚与 HDI 反应制备HDI 加成物,其涂膜弹性得到较好提高,即使在-30℃也可以保持优异的柔韧性,并应用于橡胶涂料[3]。
聚氨酯概况综述范文
聚氨酯,又称聚氨脂,是一种高分子复合材料,由聚氨酯酯化物(聚
氨酯烷酸酯)和弹性材料(矿棉、玻璃纤维等)混合而成。
它因其耐腐蚀性、优良的耐老化性能以及优良的生物相容性而被广泛应用于工业生产领域,特别是航空航天、化学工业、电子和电气工程以及汽车制造业。
聚氨酯具有优良的力学性能,具有高弹性、高强度和高断裂伸长率等
特点,能够有效抵抗环境污染,抗拉强度、抗弯曲强度和耐磨性能较高,
具有良好的耐热性和耐腐蚀性,耐老化性能优良,能够抵抗大气的湿润、
热度和污染,以及有机溶剂的腐蚀,具有优良的导热性和导电性。
焊接性能也非常好,能够很好地抵抗极端环境下的振动、冲击、压缩、拉伸、磨损和裂纹等,适合大部分工业应用。
此外,聚氨酯还具有良好的自润滑性能,不需要润滑剂或润滑油,可
减少摩擦、噪声和磨损,有助于延长部件的使用寿命。
聚氨酯涂料的合成改性及研究现状引言聚氨酯树脂是含有氨基甲酸酯—NHCOO—基团的聚合物,通常由多异氰酸酯(含—NCO )基团或其加成物与含活泼氢(主要是羟基中的活泼氢)的元醇反应而成[1].聚氨酯树脂应用广泛,性能优异.它作为涂料使用时,所形成涂膜机械性能好、耐磨性好、硬度高、耐水、耐化学、耐老化性优异,属于高性能涂料,其应用领域包括地面涂料、厨房家具涂料、办公家具涂料,机械设备(OEM)涂料.它对各种基材的附着力都很强,不仅对木材、水泥基等多孔型基材,对金属、玻璃等非多孔性的表面附着力也很强.1. 单组分水性聚氨酯涂料包括水性线型高分子聚氨酯涂料和反应型单组分水性聚氨酯涂料,前者是通过多异氰酸酯与 2 官能的聚合二元醇反应,同时在分子链中引入离子型和非离子型的亲水性链段,再进行扩链生成在水中稳定的分散体.这种聚氨酯分子为线型,必须有相当高的分子量,因为其分子链中已不含异氰酸酯基团,但含有足够量的聚氨酯基团(—NHCOO—),保证了其优异的性能.它的成膜机理类似于聚合物分散体(乳液)的成膜,通过分散在水中的聚氨酯粒子聚结成膜.它不是反应固化型的涂料,涂膜性能直接决定于聚合物的分子量、聚氨酯链段的含量、分散体的粒径和其亲水改性的程度.而反应型单组分水性聚氨酯涂料体系中既含有聚异氰酸酯组分,又含有聚多元醇组分,并已分散在水中.但聚异氰酸酯组分中的异氰酸基是封闭的,只有在一定的温度下异氰酸基才会解封闭,然后与羟基组分发生交联反应,因此它是加热固化成膜型的水性聚氨酯涂料.2. 双组分水性聚氨酯涂料双组分水性聚氨酯涂料与溶剂型的聚氨酯涂料一样是反应固化型的涂料.它由聚异氰酸酯与聚合多元醇2个组分组成.异氰酸酯(—NCO)与水反应的活性很大,制备水性PUR的最大困难在于其与水的反应.—NCO与水反应生成 CO2和取代脲.因此水性双组分 PUR 中的异氰酸酯加成物不能预先配制成分散体(乳液),它只能是 100%非挥发分,或为调节粘度而加少量溶剂.而且为了能在另一水性的聚合多元醇组分(pOIyOI)中分散,必须对它进行亲水改性.笔者把改性后的聚异氰酸酯称为水可分散的聚异氰酸酯(WDP).它与水性的聚合多元醇组分混合后仍有可能因—NCO 与 H2O 反应生成CO2而影响涂膜质量.因此,合成双组分水性PUR 的关键是:(1)对异氰酸酯或其他加成物(adducts)进行亲水改性,使其成为水可分散的 100%的预聚物,通常采用加成物而不用单体来进行改性.(2)选择与水反应较慢的脂肪族或脂环族异氰酸酯或它的加成物,如己二异氰酸酯(HDI)三聚体或缩二脲以及异佛尔酮二异氰酸酯等.(3)对于多元醇组分,如采用聚氨酯多元醇也需进行适当的亲水改性,将其制成水分散体.如不加改性,它与 WDP 混合时的相容性差、成膜差、体系稳定性也较低.聚合多元醇组分可以是含羟基的聚氨酯低聚物在水中的分散体,也可以是侧链上有羟基的聚丙烯酸酯类乳液.目前水性聚氨酯涂料的研究在国内外十分活跃.国内单组分的水性聚氨酯涂料研究得比较多,而且已有部分商品生产[3].由于其性能与溶剂型聚氨酯涂料相比较差,主要应用为鞋面的保护上光涂料.双组分水性聚氨酯涂料的研究已引起了重视,但还没有商品生产.水性聚氨酯的改性与溶剂型聚氨酯涂料相比,水性聚氨酯涂膜的耐化学性和耐溶剂性不良,硬度较低、表面光泽度不高,需要加以改性,常见的改性方法有聚硅氧烷改性和丙烯酸酯改性等。
水性聚氨酯涂料的改性及其应用进展应化0803 李杨080105082Abstract: The development history of waterborne polyurethane was summarized in this paper. The modified methods including epoxy resin modification, silicone modification, fluorine modification, acrylate modification, nano material modification and research progress were mainly introduced. The application fields of waterborne polyurethane such as wood coatings, paper coatings, leather finishing agents, automotive coatings and so on were described. The domestic development direction of water-borne polyurethane was also pointed out.水性聚氨酯(WPU)是一类可在水中分散溶胀的聚合物,因其中的挥发性有机物含量低,在工业水性漆、建筑涂料、水性胶黏剂等领域有很大的发展和应用空间[1-3]。
WPU不但保留了传统的溶剂型聚氨酯优良性能,如良好的柔韧性、耐低温性和耐疲劳性等,而且还具有环保、节能、安全可靠、使用方便等优点。
近5年来,世界水性聚氨酯分散体(PUD)消费保持6. 3%以上的年均增速,约为全球GDP 增速的2倍,而2005年我国的PUD消费量达到4. 1万吨, 2006年达到5. 5万吨, 2007年突破7. 0万吨,近3年我国PUD消费量年均增长率超过15%。
随着各国对挥发性有机物及有毒物质使用限制越来越严格,水性聚氨酯因具有环境友好的特点,将具有巨大的市场空间。
1 水性聚氨酯涂料的发展历程聚氨酯从20世纪30年代开始发展,而在40年代才有少量水性聚氨酯的研究,如1943年德国化学家Schlack在乳化剂及保护胶体存在下,将二异氰酸酯在水中乳化首次成功制备出聚氨酯乳液。
1953年Du Pont公司的研究人员将二异氰酸酯基团聚氨酯预聚体的甲苯溶液分散于水,用二元胺扩链,合成了水性聚氨酯。
但是当时聚氨酯材料科学刚刚起步,水性聚氨酯还未受到重视,直至1967年才首次工业化, 1972年拜耳公司正式将聚氨酯水分散体作为皮革涂料进行大批量生产。
20世纪七八十年代,美、德、日等国的一些水性聚氨酯产品已从试制阶段发展为实际生产和应用,一些公司有多种牌号的水性聚氨酯产品供应,如德国Bayer公司的DispercollKA等系列、美国Wyandotte化学公司的X及E等系列、日本光洋产业公司的水性乙烯基聚氨酯胶黏剂KR系列等等。
自20世纪90年代后期,水性聚氨酯的应用领域开始不断拓宽,在PVC黏结、汽车内饰件、涂层、涂料等方面都有一定的工业化应用。
我国从1972年开始研究水性聚氨酯, 20世纪90年代,安徽大学、丹东轻化工研究院、成都科技大学(现四川大学分部)等的PUD技术成果都先后被转化[5]。
目前,我国已有不少领域应用水性聚氨酯产品,但其中许多高档产品仍然不能自给,因此自主研发高性能水性聚氨酯就成为国内聚氨酯领域最热门的方向之一。
2 水性聚氨酯涂料的改性为了更好地提高水性聚氨酯涂料的综合性能,克服其自身存在的耐水性差、固含量低等缺点,扩大其应用范围,近年来改性水性聚氨酯研究已成为一大热点,许多研究学者进行了深入的研究,改性方法也日新月异。
根据改性剂不同,水性聚氨酯乳液的改性主要有环氧树脂改性、有机硅改性、有机氟改性、丙烯酸酯改性、纳米材料改性、复合改性等。
2.1 环氧树脂改性环氧树脂(EP)具有许多优良的性能,如易固化、机械强度高、粘附力强、成型收缩率低、化学稳定性好、电绝缘性好、成本低,还具备高模量、高强度和热稳定性好等特点,经环氧树脂改性的水性聚氨酯其力学性能、黏结强度、耐水、耐溶剂等性能都会得到提高。
文秀芳等[6]制备了防腐涂料用环氧改性水性聚氨酯,环氧树脂的加入显著地提高了涂膜的耐水性、耐化学品性、硬度和拉伸强度,其适宜的用量为8%-9%,并通过傅立叶红外光谱研究分析了涂膜的氢键化行为。
不同的改性方法制备的环氧改性聚氨酯会具有不同的性能。
2.2 有机硅改性有机硅聚合物分子结构中含有元素硅,具有耐低温、耐气候老化、电绝缘、耐臭氧、生理惰性许多优异性能。
有机硅改性水性聚氨酯以弥补水性聚氨酯耐水性稍差的缺陷,使改性聚氨酯表现出良好的憎水性、表面富集性、低柔顺性和优良的生物相容性。
2.3 有机氟改性由于氟原子半径小,电负性强、碳氟键的键能高,因此赋予了氟涂料极好的耐辐射性、柔韧性、耐磨性、高抗张强度、高耐候性、耐化学品性[7],已经在建筑幕墙涂料、耐酸雨涂料、耐温防腐涂料、防污涂料和汽车面漆方面得到应用。
2.4 丙烯酸酯改性丙烯酸酯改性水性聚氨酯可以将聚氨酯较高的拉伸强度和抗冲强度、优异的耐磨性与丙烯酸酯树脂良好的附着力、耐候性有机结合,可制备高固含量、低成本以及达到使用要求的WPU[8]国外学者已对聚氨酯-丙烯酸酯(PUA)复合乳液进行了较多的研究开发,国内近年也有研究者对复合乳液进行了探索性研究。
曾小君等[9]采用共混法制取PUA,发现共混改性的涂膜性能有一定提高。
3水性聚氨酯涂料的应用水性聚氨酯在涂料领域的应用日益扩大,分别在木器涂料、皮革涂饰剂、汽车涂料、纸张涂料等领域都取得一定的进展。
3.1 木器涂料木器涂料是涂料工业的重要组成部分,是指用于实木板、木纹面板、胶木板、纤维板等原材料制备的器材上的涂料,主要适用于家具、地板、文体用品、乐器及建筑装修材料等[4]。
目前,高性能和低VOCs含量相结合的水性聚氨酯涂料,由于聚氨酯分子具有裁剪性,结合新的合成和交联技术,可以有效控制涂料的组成和结构,从而使其具有良好的低温成膜性、耐高温回黏性、高强度、耐磨性、环保性等,因此成为发展最快的涂料品种之一。
如北京国家游泳中心即“水立方”的艺术地坪所使用的就是拜耳材料科技公司提供的水性聚氨酯涂料。
3.2 皮革涂饰剂涂饰可增加皮革美观和耐用性能,提高皮革档次,是皮革制造过程中的重要环节。
水性聚氨酯涂饰剂以水为溶剂,消除了溶剂型聚氨酯生产、贮运和使用过程中易燃易爆等危险,满足安全环保的要求,具有成膜性能好,涂层光滑耐热耐寒,易于清洁保养,受到高度重视和广泛研究。
目前许多公司都有水性聚氨酯皮革涂饰产品,如德国BASF公司的Astacin Finish PUD系列、德国Bayer公司的Bayderm 系列、日本Takeda公司的W-615系列等。
3.3 汽车涂料我国汽车工业正处在成长时期,汽车涂料的需求量大。
从现代环保要求角度考虑,水性化是汽车涂料的发展趋势。
欧美国家已完成汽车漆水性化的50%以上,日本已完成研究工作并有少量应用。
现在许多汽车制造商都指定要求在汽车内部配件上使用水性聚氨酯涂料以满足环保法规的要求。
如通用汽车(GM)指定美国最大的仪表板生产商Delphi为其GMT800和GMT425汽车选用水性聚氨酯内部涂料。
3.4 纸张涂料涂布纸涂料常用的是苯丙乳液和羧基丁苯乳液,但是表面强度不够,而涂布水性聚氨酯体系能够得到柔韧性和强度等性能都很出色的效果,在许多种油墨上面的附着力也很好,且无毒无味,符合日益严格的环保法规要求,近年发展十分迅猛[5]。
3.5 其他涂料除上述类型的涂料,水性聚氨酯也应用在一些特殊功能涂料方面,如防腐涂料、抗菌涂料及特种涂料等。
如氟改性的聚氨酯涂料,具有极好的耐紫外线和和辐射性,已在美国海军中广泛使用。
4 展望随着经济的发展和人们环保意识的提高,水性聚氨酯将朝着高科技含量、高附加值以及多功能性方向发展。
今后在合成原料上充分利用可再生资源如松香、植物油等合成水性聚氨酯涂料,提高生物质资源的利用率;广泛利用聚氨酯分子的可裁剪性,在聚氨酯链上引入特殊功能的分子结构,赋予聚氨酯涂膜多功能性;并应重视应用技术的研究,加强对水性聚氨酯专用设备的研究与开发,加快其生产和推广;同时应进一步完善和发展高性能水性聚氨酯涂料体系,加强复合改性技术的理论及机理研究,开拓新的应用领域。
在高新技术的驱动下,水性聚氨酯涂料将会拥有更大的发展和应用空间。
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