常用水性聚氨酯涂料配方

改性水性聚氨酯涂料的合成工艺引言：随着人们环保意识的增强，人们对自身的生活环境越来越关注，传统的溶剂型聚氨酯胶粘剂有毒、易燃、异味、易造成空气污染等缺点,而水性涂料具有无毒、不易燃烧、无污染环境等优点，而水性聚氨酯树脂具有硬度高、附着力强、耐腐蚀、耐溶剂好、VOC 含量低等优点，它是以水为分散介质的二元胶体体系，符合目前化工环保的要求，因此日益受到人们的关注。

然而，一般的聚氨酯乳液固含量低，胶膜的耐水性差、光泽性较低，涂膜的综合性能较差，对水性聚氨酯乳液进行适当的改性后能更好地提高水性聚氨酯涂料的综合性能，扩大应用范围。

在各种改性方法中，最引人注目的是聚氨酯/聚丙烯酸改性(PUA) 复合乳液的研究。

PUA 改性树脂将两种材料的最佳性能融合于一体，可制备出高固含量的水性树脂，降低加工能耗，提高生产率，其胶膜柔软、耐磨、耐湿擦、耐水解性能优异。

PUA 的研制方法有共混复合、共聚复合、核－壳乳液聚合法和PUA 互穿网络乳液聚合法4 种。

其中用环氧树脂E-44 和甲基丙烯酸甲酯(MMA)复合改性水性聚氨酯，丙烯酸羟乙酯(HEA)与MMA 发生共聚反应.制得以丙烯酸酯为核，聚氨酯为壳，HEA 为核壳之间桥连的核壳交联型PUA 复合乳液。

这种复合乳液集中了聚氨酯的耐低温、柔软性好、附着力强，丙烯酸酯的耐水和耐候性好，环氧树脂的高模量、高强度、耐化学性好等许多优点。

实验研究结果表明：随着环氧树脂E-44 和MMA 添加量增大，胶膜硬度、拉伸强度和耐水性逐渐提高，胶膜断裂伸长率和乳液的稳定性则随着降低，当环氧E-44 含量为4%，MMA含量为20%~30%时综合性能较好。

改性后的聚氨酯在下几种用途时有杰出的综合效果：水性聚氨酯木器涂料，水性聚氨酯织物涂料，建筑防水涂料，水性聚氨酯防腐涂料，水性聚氨酯汽车涂料，功能性水性聚氨酯涂料。

共聚乳液的制备方法主要有以下几种：(1) 聚氨酯乳液和丙烯酸酯乳液共混，外加交联剂，形成聚氨酯-丙烯酸酯共混复合乳液；(2) 先合成聚氨酯聚合物乳液，以此为种子乳液再进行丙烯酸酯乳液聚合，形成具有核-壳结构的聚氨酯丙烯酸酯复合乳液；(3) 2种乳液以分子线度互相渗透，然后进行反应，形成高分子互穿网络的聚氨酯丙烯酸酯复合乳液；(4) 合成带C═C双键的不饱和氨基甲酸酯单体，然后将该大单体和其它丙烯酸酯单体进行乳液共聚，得到聚氨酯丙烯酸酯共聚乳。

中山大学硕士学位论文无溶剂法合成高固含量水性聚氨酯姓名：周海锋申请学位级别：硕士专业：高分子化学与物理指导教师：卢江20090611第一章前言１．１聚氨酯简述聚氨酯（ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ，简称ＰＵ）是指主链中含有许多重复的氨基甲酸酯链节（即氨酯键一ＮＨ—Ｃ０－ｏ＿）的高聚物，全称是聚氨基甲酸酯。

一般由多异氰酸酯与多元醇（包括含羟基的低聚物）加聚反应生成，如图１－１。

按多元醇的主链结构分为聚醚型和聚酯型两类。

ＯＣＮ—Ｒｌ－ＮＣＯ＋Ｈｏ＿Ｒ２—ｏＨ—Ｐ～舻Ｒ２＿０－ｃｏ．ＮＨ—ＲＩ＿ＮＨ－ｃｏ＿ＯＲ＿ｏ～图Ｉ－Ｉ合成聚氨酯的基本反应聚氨酯除含有大量的氨基甲酸酯基外，还可能有酯基、醚基、缩二脲基、脲基甲酸酯基、异氰脲酸酯基，以及油脂的不饱和基团等；既有柔性的链段，又有刚性的链段，在大分子链之间还存在氢键，使它具有优异的性能，如较强的耐磨性，良好的附着力，优良的耐低温、耐油、耐水、耐酸碱及耐化学品性。

由于原材料和配比的变化，其性能可在很宽的范围内改变，可以制得硬、半硬及软的泡沫塑料、塑料、弹性体、弹性纤维、合成皮革、涂料、胶黏剂及防水灌浆材料等产品，在国防、基建、化工防腐、车辆、飞机、木器、电气绝缘等各方面都得到了广泛的应用。

聚氨酯制品的独特性能和广泛应用，促使其消费量直线上升。

据英国ＩＡＬ咨询公司ＡｎｇｅｌａｒＡｕｓｔｉｎ报道，２００５年世界聚氨酯制品总产量约为１３７５万ｔ，２０００一－－２００５年年均增长率为６．７％。

预计２０１０年产量将达１６９１万ｔ，２００５－－一２０１０年年均增长率为４．２％。

［１］聚氨酯按分散介质分为溶剂型聚氨酯和水性聚氨酯两大类。

传统的溶剂型聚氨酯在合成过程中需要使用大量的有机溶剂，致使产品中挥发性有机化合物（ｖｏｃ）含量高，易造成环境污染，危害人体康健［２］。

水性聚氨酯是以水代替变小，但当亲水性基团的含量增加到一定程度后，粒径的变化较小。

另一方面，粒径随着亲水性基团含量的增多而减小势必将增加总的双电层数和粒子的流体体积，增加了微粒之间的总体作用力，从而导致黏度的增大。

水性聚氨酯涂料的配方
引言
水性聚氨酯涂料具有环保、耐候性好、施工方便等优点，因此在建筑、汽车、家具等领域得到广泛应用。

本文将介绍一种常见的水性聚氨酯涂料的配方，以供参考。

配方材料
以下是制作水性聚氨酯涂料所需的主要材料：
1. 聚氨酯树脂：负责提供涂料的强度和耐候性，可根据需要选择不同牌号和型号的聚氨酯树脂。

2. 溶剂：用于调节涂料的粘度和干燥速度，常见的溶剂有水、醇类和酮类。

3. 交联剂：用于促进聚氨酯树脂的固化和硬化，提高涂料的耐磨性和耐化学品性能。

4. 填料：可根据需要添加适量的填料，如硅酸盐和纳米颗粒，用于改善涂料的性能和增加涂层的厚度。

5. 助剂：用于改善涂料的流动性、抗沉降性和分散性，例如分散剂、稳定剂等。

配方步骤
以下是制作水性聚氨酯涂料的一般步骤：
1. 根据配方比例将聚氨酯树脂和溶剂混合，并充分搅拌均匀，直至溶解。

2. 将交联剂逐步加入混合物中，并搅拌均匀，以促进固化和硬化反应。

3. 根据需要，逐步加入填料，并边加入边搅拌均匀，确保填料均匀分散在涂料中。

4. 最后，添加助剂以改善涂料的流动性和稳定性，充分搅拌均匀。

总结
水性聚氨酯涂料的配方包括聚氨酯树脂、溶剂、交联剂、填料和助剂。

通过合理调配这些材料，并按照一定步骤混合搅拌，可以
制备出具有优异性能的水性聚氨酯涂料。

具体的配方比例和工艺参数应根据具体的应用场景和要求来确定。

常用水性聚氨酯涂料配方水性聚氨酯涂料是目前市场需求量较大的产品之一,它适用于热敏温度低于（60 — 80） C常温交联固化的高、中档木器（家具等）,高档建筑装饰、高级汽车、飞机及航天器材等的中涂和表面涂装。

产品配方：1、改性三聚体交联剂产品可由TDI、IPDI、MD I和XDI等异氤酸酯制造。

其芳香族NCO反应温度在（120 —150） C,脂肪族NCO反应温度在（150 — 200） °C。

它的最大优点是无黄变,水白透明,较适用于愈酸型等水性聚氨酯的常温交联剂。

为增强综台性能，需采用两个NCO基团活性不同的二异氤酸酯，并要将反应中产生的端NCO用多元酿-愈酸反应掉,以利于胺中和及产物的水洛性。

由于其熔点高，反应需分阶段在有机溶剂中进行, 有机麟催化剂及120 C以上温度,异氤酸酯可发生自缩聚反应生成三聚体化合物。

其催化剂中戊杂环麟化氢是最有效的 ,反应温度低，收率可达90 % ,再用三聚催化法促进反应完全,并对残基进行封闭。

产品配方：NCO:多元酿愈酸（物质的量比）为6: 1:。

工艺步骤:多元酿-愈酸溶液制备,按配方将新戊二酿、苯偏三甲酸酊、DMPA、二甲苯、甲苯加入反应釜搅拌，升温至80 C ,完成溶解后,升温至148 C回流脱水至透明后,过滤出料备用。

亚胺预聚体的制备:按配方将二甲苯、甲苯加入反应釜,升温至148 C回流脱水后,加入10 %磷酸（甲苯）液降温至120 C ,通入氮气，将TDI、IPDI加入单体滴加釜,在2 . 5h内完成滴加后,升温至130 °C反应1h ,将10 %戊杂环麟化氢液加入滴加釜,开始缓慢滴加，不断观察物料反应情况, 防止爆聚,滴完在130C反应2h、140 C 1h、145 C 30min , 降温至70 C ,将多元酿-愈酸液加入滴加釜开始滴加，滴完在70 C反应（2 — 3） h ,检测NCO转化率达96 %,加入10 %醋酸锂液,此时有两种工艺:一是降温至25 C ,静置7d ;二是升温至（80 — 90） C反应（2 — 3） h , 测游离TD I在％以下,加入10 %对甲苯磺酸甲酯液、10 %二甲基毗哩液升温至85 C反应20min ,抽真空脱出2/3量的有机溶剂，再加入亲水溶剂调节固含量为50 % ,降温至50 °C加入50 %三乙胺水溶液、N-甲苯二乙醇胺调节p H值至,升温到60 C反应至透明,降温到40 °C出料.2、改性HDI缩二脉交联剂产品配方：NCO H2O = 3: , NCQ OH =6: 1,理论NCO 含量=% ,采用分阶段聚合反应、中和法。

线形热塑性聚氨酯原料用量（质量份）聚己内酯二醇（Mn：2000）：20001,6－己二醇：112.0三羟甲基丙烷： 6.700TDI(80/20): 348.0有机锡催化剂： 1.2‰丁酮：1058聚氨酯油合成①配方：原料规格用量（质量份）醇酸树脂上步合成产品1000二甲苯聚氨酯级620.0甲苯二异氰酸酯工业级165.5二月桂酸二丁基锡分析醇 1.2‰丁醇5%②合成工艺：a. 将上步合成的醇酸树脂、50％二甲苯加入反应釜，升温至600C，在N2的继续保护下，将甲苯二异氰酸酯滴入聚合体系，约2h滴完；用剩余二甲苯洗涤甲苯二异氰酸酯滴加罐，并加入反应釜。

b. 保温1h，加入催化剂；将温度升至800C，保温反应；5h后取样测NCO含量，当NCO含量小于0.5％时，加入正丁醇封端0.5h。

降温，调固含、过滤、包装。

实例2聚酯基潮气固化聚氨酯的合成（1）配方：原料规格用量（质量份）聚己内酯二醇工业级，Mn：1500 3200聚己内酯三醇工业级，Mn：500 550．0二月桂酸二丁基锡化学纯0.5‰(以固体分计)二甲苯聚氨酯级2682甲苯二异氰酸酯工业级1230NCO理论含量：5.5％；NCO平均官能度：2.40。

（2）合成工艺：①依配方将聚己内酯多元醇加入聚合釜，加入50％的二甲苯共沸带水，至无水带出，通入N2保护，将温度降至600C。

②在N2的继续保护下，将甲苯二异氰酸酯滴入聚合体系，约2.5h滴完；用剩余二甲苯洗涤甲苯二异氰酸酯滴加罐，并加入反应釜。

③保温2h，加入催化剂；将温度升至800C，保温反应；2h后取样测NCO含量，当NCO含量稳定后（一般比理论值小0.5％），降温、过滤、包装。

1．羟基树脂合成实例实例1 羟基丙烯酸树脂的合成（1）配方：原料规格用量（质量份）丙二醇甲醚醋酸酯聚氨酯级111.0二甲苯（1）聚氨酯级140.0丙烯酸-β-羟丙酯工业级150.0苯乙烯工业级300.0甲基丙烯酸甲酯工业级100.0丙烯酸正丁酯工业级72.00丙烯酸工业级8.000叔丁基过氧化苯甲酰（1）工业级18.00叔丁基过氧化苯甲酰（2）工业级 2.000二甲苯（2）聚氨酯级100.0（2）合成工艺：①先将丙二醇甲醚醋酸酯、二甲苯（1）加入聚合釜中，通氮气置换反应釜中的空气，加热升温到1300C。

常用水性聚氨酯涂料配方Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998常用水性聚氨酯涂料配方水性聚氨酯涂料是目前市场需求量较大的产品之一, 它适用于热敏温度低于(60 — 80) ℃常温交联固化的高、中档木器(家具等), 高档建筑装饰、高级汽车、飞机及航天器材等的中涂和表面涂装。

产品配方：１、改性三聚体交联剂产品可由TDI 、IPDI 、MD I 和XDI 等异氰酸酯制造。

其芳香族NCO 反应温度在(120—150) ℃，脂肪族NCO 反应温度在(150—200) ℃。

它的最大优点是无黄变, 水白透明, 较适用于羧酸型等水性聚氨酯的常温交联剂。

为增强综合性能, 需采用两个NCO 基团活性不同的二异氰酸酯,并要将反应中产生的端NCO 用多元醇- 羧酸反应掉, 以利于胺中和及产物的水溶性。

由于其熔点高,反应需分阶段在有机溶剂中进行, 有机膦催化剂及120 ℃以上温度, 异氰酸酯可发生自缩聚反应,生成三聚体化合物。

其催化剂中戊杂环膦化氢是最有效的, 反应温度低, 收率可达90 % , 再用三聚催化法促进反应完全, 并对残基进行封闭。

产品配方：NCO ：多元醇羧酸( 物质的量比) 为6：1：。

工艺步骤: 多元醇- 羧酸溶液制备, 按配方将新戊二醇、苯偏三甲酸酐、DMPA 、二甲苯、甲苯加入反应釜搅拌,升温至80 ℃ , 完成溶解后, 升温至148 ℃回流脱水至透明后, 过滤出料备用。

亚胺预聚体的制备: 按配方将二甲苯、甲苯加入反应釜, 升温至148 ℃回流脱水后, 加入10 % 磷酸( 甲苯) 液降温至120 ℃ , 通入氮气, 将TD I 、IPDI 加入单体滴加釜, 在2 . 5h 内完成滴加后, 升温至130 ℃反应1h , 将10 % 戊杂环膦化氢液加入滴加釜, 开始缓慢滴加, 不断观察物料反应情况, 防止爆聚, 滴完在130℃反应2h 、140 ℃ 1h 、145 ℃ 30min , 降温至70 ℃ , 将多元醇- 羧酸液加入滴加釜开始滴加,滴完在70 ℃反应(2—3) h , 检测NCO 转化率达96 % , 加入10 % 醋酸锂液, 此时有两种工艺: 一是降温至25 ℃ , 静置7d ; 二是升温至(80—90) ℃反应(2—3) h , 测游离TD I 在% 以下, 加入10 % 对甲苯磺酸甲酯液、10 % 二甲基吡唑液升温至85 ℃反应20min , 抽真空脱出2/3量的有机溶剂, 再加入亲水溶剂调节固含量为50 % , 降温至50 ℃加入50 % 三乙胺水溶液、N-甲苯二乙醇胺调节p H 值至 , 升温到60 ℃反应至透明, 降温到40 ℃出料.２、改性HDI 缩二脲交联剂产品配方：NCO：H2O = 3：， NCO：OH =6：1, 理论NCO 含量= % , 采用分阶段聚合反应、中和法。