水性聚氨酯薄膜
一、透气膜
膜性材料在现代人类社会活动中占有举足轻重的地位。
我们常见的膜材：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、尼龙（PA）、聚酯（ PET）等，除了一些传统的性能如轻薄、柔软、透明或着色、阻隔、防护等功能可以满足人们日益增长的需求外，一些新的功能性膜材正在改变人们的生活。具有透气功能的膜性材料是其中重要的增长极。
目前具有透气功能的材料有：
1．微孔透气膜
微孔型透气薄膜的结构是靠牵伸两种不相容组分如在聚合物中加入无机微粒而形成的。其结构中存在很多像毛细管一样的微孔。这些微孔构成了允许气体通过的通道，但由于外界的液体液滴的直径大于微孔的直径所以不能通过。
这类膜材的代表有PE透气膜：此种透气膜以聚烯烃树脂为载体，加入微细特殊填充料（如CaCO3）后用流延冷辊成型法挤出而成，经纵向拉伸处理后，具有独特的微孔结构。这些以高密度分布在薄膜表面的特殊结构微孔，使薄膜既能阻隔液体水的渗漏，又能让水蒸汽等气体分子通过。该薄膜的原材料主要由基本树脂（LLDPE+LDPE、HDPE、EVA或PP）和无机填充物（CaCO3含量在45%～50%之间）组成。在湿度90%、37℃的条件下测量，水蒸气透气率（WVTR）可达到500～5000g/m2（24h），耐水压（60～200cm水柱）。在通常情况下，该薄膜的温度比非透气性薄膜低1.0～1.5℃，手感柔软（与自然的棉制品相似），吸附力强。
图1 微孔透气膜及微孔透气膜电镜图
2．分子透气膜
分子薄膜是致密的无微孔薄膜，由简单的挤出吹膜或其他的工艺技术生产，然后贴附到织物上的。水气在分子薄膜上的渗透过程可称为“主动扩散”过程。这与气球中的氦气渗出的过程类似。渗透物附着在高浓度的一边，利用存在的压力差扩散渗透到薄膜的另一边。对于分子薄膜，聚合物的化学结构和薄膜的厚度是决定渗透力的主要因素
这类膜材的代表有PU透气膜：又称聚氨酯透气膜，主要采用挤出、压延和吹塑等工艺来制备，由于聚氨酯分子结构的特点，人们可以通过调节聚氨酯嵌段成分比例改变其弹性、硬度和亲水性。因此聚氨酯薄膜同聚氨酯弹性体一样具有卓越的高张力、高拉力、防水透气
性、强韧性和耐老化性能，同时又具有优异的生物和血液相容性及耐化学药品性。厚度5
微米的薄膜的透气度是 30000g/m2（24h）；厚度10微米的薄膜透气度是 20000g/m2（24h），广泛应用于医疗卫生、高档纺织面料、工业等多个领域，深受用户的欢迎和青睐。
当然随着技术的进步聚氨酯薄膜也可做成微孔型的，但它不是靠填充来获得的。如图：
图2 微孔型聚氨酯透气膜孔隙电镜图
目前国际上流行的PU透气膜生产工艺为一般热塑弹性体（TPU）制膜工艺。
聚氨酯热塑性弹性体又称热塑性聚氨酯橡胶，简称TPU，是一种(AB)n型嵌段线性聚合物，A为高分子量(1000～6000)的聚酯或聚醚，B为含2～12直链碳原子的二醇，AB链段间化学结构是二异氰酸酯，通常是MDI，一般的结构式为：
热塑性聚氨酯橡胶靠分子间氢键交联或大分子链间轻度交联，随者温度的升高或降低，这两种交联结构具有可逆性。在熔融状态或溶液状态分子间力减弱，而冷却或溶剂挥发之后又有强的分子间力连接在一起，恢复原有固体的性能。
聚氨酯热塑性弹性体有聚酯型和聚醚型两类，白色无规则球状或柱状颗粒，相对密度l.10～1.25，聚醚型相对密度比聚酯型小。聚醚型玻璃化温度为l00.6～106.1℃，聚酯型玻璃化温度l08.9～122.8℃。聚醚型和聚酯型的脆性温度低于-62℃，聚醚型耐低温性优于聚酯型。
图3 聚氨酯热塑弹性体颗粒
聚氨酯热塑性弹性体突出的特点是耐磨性优异、耐臭氧性极好、硬度大、强度高、弹性好、耐低温，有良好的耐油、耐化学药品和耐环境性能，在潮湿环境中聚醚型的水解稳定性远超过聚酯型。
聚氨酯热塑性弹性体无毒、无味，可溶于甲乙酮、环己酮、四氢呋喃、二氧六环、二甲基甲酰胺等溶剂，也能溶于甲苯、醋酸乙酯、丁酮、丙酮以适当比例组成的混合溶剂中，呈现无色透明状态，有较好的贮存稳定性。
二、水性聚氨酯
随着人类对环境保护的呼声越来越高，全球对VOC（挥发性有机物volatile organic compounds）的限制越来越严，以水作为介质的工业体系得到越来越多的支持和发展。水性聚氨酯就是顺应环保要求而蓬勃发展起来的一种材料体系。
水性聚氨酯分类：
（1）按粒径和外观分可分为聚氨酯水溶液(粒径<0．001微米，外观透明)、聚氨酯水分散体(粒径：0．001-0．1微米，外观半透明)、聚氨酯乳液(粒径>O．1微米，外观白浊)。
（2）依亲水性基团的电荷性质，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两大类。
（3）依合成单体不同水性聚氨酯可分为聚醚型、聚酯型和聚醚、聚酯混合型。
（4）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。
（5）依产品包装形式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。
图4 水性聚氨酯乳液
1．水性聚氨酯的合成：
水性聚氨酯整个合成过程可分为两个阶段。第一阶段为预逐步聚合，即由低聚物二醇、扩链剂、水性单体、二异氰酸酯通过溶液逐步聚合生成相对分子质量为l000量级的水性聚氨酯预聚体；第二阶段为中和后预聚体在水中的分散。
图5 水性聚氨酯的合成
2．水性聚氨酯的主要用途如下：
2．1涂层剂
(1)皮革涂层聚氨酯材料柔韧、耐磨，可用作天然皮革及人造革的涂层剂及补伤剂。我国自70年代就有水性聚氨酯皮革涂饰剂开发，80年代末、90年代初发展较快，类型以阴离子型聚醚型为主，用于替代丙烯酸酯树脂乳液皮革涂饰剂，处理高档天然皮革时它克服了丙烯酸酯树脂的“热粘冷脆”的缺点，经涂饰的皮革手感柔软丰满。它可与丙烯酸酯树脂共混使用。聚氨酯涂饰的皮革可用于靴鞋、服装、女士包等。
图6 水性聚氨酯皮革涂饰
(2)织物涂层可用于多种织物的涂层剂，例如帆布、服装面料、传送带涂层。
(3)纤维处理剂棉纤维、化学纤维经聚氨酯乳液稀溶液浸渍，脱水，热处理，可改善手感、耐折痕性和防缩性。
(4)塑料涂层尼龙、ABS等表面涂层。
(5)地板涂层可用于体育馆、室内木地板的涂层，混凝土地板的涂层，耐磨、耐冲击，光泽度好。
图7 聚氨酯地板涂层
(6)其他材料的涂层，如纸张涂层、汽车内装饰件涂层。
(7)底涂剂。
2．2胶粘剂(粘合剂)
和溶剂型聚氨酯胶粘剂一样，水性聚氨酯胶粘剂粘接性能好，胶膜物性可调节范围大，可用于许多应用领域。除可用作各种基材的涂层胶，可用于多种基材的粘接和粘结。
(1)多种层压制品的制造，包括：胶合板，食品包装复合塑料薄膜，织物层压制品，各种薄层材料的层压制品，如软质PVC塑料薄膜或塑料片与其他材料(如木材、织物、纸、皮革、金属)的层压制品。
(2)植绒粘合剂、人造革粘合剂、玻纤及其他纤维集束粘合剂、油墨粘合剂。
图8 聚氨酯植绒
(3)普通材料的粘接，如汽车内装饰材料的粘接。
水性聚氨酯胶粘剂的施胶方法和溶剂型基本相同，如手工刷涂、机械辊涂、喷涂等。喷涂时，须注意乳液的粒径及粘度不能太大。
粘接方式有湿粘接法、热活化法等。
(1)湿层压对于多孔性基材，可在常温涂布后，直接贴合、加压，进行粘接。湿层压法也是水性树脂胶粘剂最常用的粘接施工方法。
(2)对于非渗透性基材，可在胶粘剂涂布、干燥后，用热空气、红外灯或烘箱、烘道进行热活化，即干法层压，也就是加热使涂布干燥后表面已无粘性的胶层热融，赋予可粘接性，贴合后树脂再结晶化，立即得到较高的初期粘接强度。这种粘接方式，在工业操作上希望热活化温度低。
2．3木材加工
木材加工是水性胶粘剂的最大应用领域。据日本胶粘剂工业协会(日本接着剂工业会)统计，1994年用于各种木材加工的脲醛树脂产量有33．92万吨、三聚氰胺树脂7．33万吨、水性酚醛树脂2．42万吨、醋酸乙烯及其共聚乳液17．03万吨、EVA乳液3．26万吨、丙烯酸酯乳液6．74万吨、用于木材粘接的水性乙烯基聚氨酯0．9万吨、其他水性胶粘剂5．42万吨。
胶合板、纤维板、刨花板制造常用的水性胶粘剂有脲醛树脂、三聚氰胺—甲醛树脂、酚醛树脂等，木工粘接用水性胶粘剂还有醋酸乙烯树脂乳液、乙烯-醋酸乙烯树脂乳液、丙烯酸酯树脂乳液等。釆用“三醛树脂，，制造复合板材，一般要求木材水分含量在2％以内，而未经干燥处理的木材水分含量在10％左右甚至更高，需要经过干燥处理才能进行层压复合加工，耗能大，否则压制的板材产生爆裂；并且三醛树脂在粘接过程及制品使用、放置过程均可能产生有刺激性气味和毒性的甲醛，对环境造成污染；脲醛胶粘合的制品耐水性较差，白胶则耐水及耐热性均不佳，热压时易透胶。而采用含异氰酸酯基团的乙烯基水性聚氨酯胶粘剂及异氰酸酯乳液可避免以上缺点，固化快，制品耐水性好。水性聚氨酯类胶粘剂用量少，可弥补价格高的不足。日本、美国、德国等国家已将水性乙烯基聚氨酯胶粘剂部分取代了污染严重的“三醛树脂”胶粘剂。水性乙烯基聚氨酯胶粘剂就是为了替代脲醛等甲醛树脂而开发的。由日本光洋产业株式会社和株式会社于1974年开发成功的水性乙烯基聚氨酷胶粘剂，最早应用于木材加工，据1983年的报道年产量就达1万吨，1987年以来用于胶合板及木材粘接等用途的水性乙烯基聚氨酯年产量达1—1．5万吨左右。
日本光洋产业(株)以生产KR系列水性乙烯基聚氨酯木材胶粘剂而著称，其产品有：具有高耐久性、用于粘接高强度木制品的KR7800、134L、181L、135、136；短时间加压粘接、硬木材用KR134、181，软木材用KRl37；胶合板用的KRl6460C；一般木材及聚烯烃泡沫粘接用KRl20；另外用于PVC粘接的高耐水性KR302XT，聚烯烃泡沫粘接用KR646等。12mm厚单板采用三聚氰胺—脲醛树脂胶粘剂(MUF)或水性乙烯基聚氨酯胶粘剂(APl)制成五合板的粘接强度。
图9 聚氨酯木材层压
水性乙烯基聚氨酯具有以下特性：
①常温固化，甚至可在0℃粘接，加热固化性能更好；
②pH值在6-8，基本上为中性，对木材无污染；
③不含甲醛、苯酚等有害物质；
④根据主剂材料配方及交联剂多异氰酸酯用量、品种的选择，可适应不同的基材的粘接。
缺点是有适用期限制，由于异氰酸酯基团的反应性，如粘附在衣物、手上，于燥后不易清除。
2．4复合层压及贴塑加工
聚氯乙烯、聚酯、ABS、经电晕处理的聚烯烃等塑料薄膜或片材，以及棉布和化纤织物、纸张、皮革之间可用水性聚氨酯胶粘剂进行层压复合，聚氨酯具有柔韧的胶膜，并且特别适合于含增塑剂的软质PVC的涂层和粘接。水性聚氨酯最初的应用是用于粘接PVC等材料。
聚氨酯具有优异的耐低温性、柔韧性，是其他水性胶粘剂所不及的，可用于制造高质量的复合布、布-塑料片复合层压物等，如水性聚氨酯可用于地毯背衬胶粘剂。溶剂型聚氨酯胶粘剂的用途中用量最大的领域是食品包装复合薄膜及装饰纸用复合胶粘剂，但溶剂的气味大，已有人研究用双组分水性聚氨酯作为复合薄膜干法复合胶粘剂，使制品仍具有较好的复合强度及柔软性。即为一种复合塑料薄膜粘接用水性胶与一种溶剂型胶的粘接强度的比较示例。
大多数水性聚氨酯是热塑性聚氨酯，能够采用热熔胶的方法进行粘接。在这种情况下，需要掌握聚氨酯的熔融粘度特性，一般来说，熔融粘度在104Pa·s左右是比较合适的热熔粘接温度。
2．5其他
(1)植绒加工植绒加工中，要求粘合剂对PVC塑料底材或布料具有较高的粘附力。衣料植绒要求成型的植绒层具有耐干湿洗涤性，以及对二次加工的适应性。静电植绒，有机溶剂有发生火灾、爆炸的危险，必须采用高性能的水性胶粘剂。水性聚氨酯具有优良的柔韧性，胶层柔软，可作为植绒粘合剂。内交联水性聚氨酯或添加交联剂之水性聚氨酯粘合剂的性能超过丙烯酸酯乳液粘合剂。作为植绒粘合剂，必须增稠。
例如，一种由聚醚二醇、DMPA、聚酯类增塑剂、少量三羟基交联剂、防老剂、三乙胺制成的阴离子型聚氨酯乳液，用聚丙烯酸增稠剂增稠至48Pa·s，刮涂在斜纹棉布上，湿胶层厚0.25mm，在15-30s内撒1mm长的人造丝，通过打浆棒使毛绒定向，在150-155℃干燥
5min，吹去未粘附的绒毛，即得到具有柔软织态感的植绒制品。经干湿擦测试，性能评价为A级。
(2)压敏胶乳液压敏胶的用途是制造胶带、不干胶标签等，也可直接使用，广泛用于办公用品、建筑、家具、车辆等领域，考虑到耐老化性、粘接强度、透明性、无毒性等因素，目前一般使用丙烯酸酯类乳液。而聚氨酯具有粘接强度高、耐寒等性能，可成为水性压敏胶中一种新型优良品种，基材主要是纸张、塑料薄膜及织物等。
三、水性聚氨酯薄膜
将水性聚氨酯制成薄膜具有功能性环保性，其产业化具有重要战略意义。
经文献查新结果：国内外水性聚氨酯与薄膜有关的研究主要集中于涂层、粘合、改性研究上，将水性聚氨酯用于薄膜生产处于国际领先地位。
1．技术方案：
水性聚氨酯薄膜生产工艺流程图
图10 水性聚氨酯薄膜生产工艺
2．技术关键：
水性聚氨酯的组成：由二异氰酸酯、低聚物二元醇、扩链剂、水性单体、中和剂组成，经流变改性制成涂料。
2．1二异氰酯酯：
芳香族二异氰酸酯：甲苯二异氰酸酯（tolulene diisocyanate TDI）包括2，4—甲苯二异氰酸酯（2，4-TDI），2，6—甲苯二异氰酸酯（2，6-TDI），及其混合物（65%/35%或80%/20%）,二苯基甲烷二异氰酸酯（diphenylmethane-4，4-diisocynate,MDI），包括4，4—二苯基甲烷二异氰酸酯（4,4-MDI），2，4—二苯基甲烷二异氰酸酯(2,4-MDI),2,2—二苯基甲烷二异氰酸酯（2,2-MDI）,液化MDI。
脂肪族二异氰酸酯：六亚甲基二异氰酸酯（hexamethylene-1,6-diisocynate,HDI）HDI二聚体HDB、HDI三聚体HDT，异佛尔酮二异氰酸酯（isophorone diisocynate，IPDI）芳脂族二异氰酸酯：苯二亚甲基二异氰酸酯（xylylene diisocynate，XDI），四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯（tetramethylxylylene diisocynate，TMXDI）。
脂环族多异氰酸酯：4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯
（4,4-diisocyanatodicyclohexylmethane，H12MDI）、环己烷二亚甲基二异氰酸酯（H6XDI）2．2低聚物二元醇：
聚醚多元醇主要由环氧乙烷、环氧丙烷、四氢呋喃单体的开环聚合合成。聚环氧乙烷（聚乙二醇）二醇（polyethylene glycol ，PEG）、聚环氧丙烷（聚丙二醇）二醇（polypropylene glycol ，PPG）、聚四氢呋喃二醇（polytetramethylene glycol ，PTMEG）以及上述单体的均聚或共聚二醇或多元醇。
聚酯多元醇主要由二元羧酸与二元醇反应制得。
适合的二元酸有：脂肪族类如己二酸、辛二酸、壬二酸等，芳香族类如邻苯二甲酸、间苯二甲酸，酸酐类如邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐，不饱和类如马来酸、富马酸。
适合的二元醇有：乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇以及二乙二醇、三乙二醇、四甘醇、聚乙二醇、二丙二醇、聚丙二醇、二丁二醇和聚丁二醇、己二醇等。
实例如聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇、聚己二酸己二醇酯二醇等，聚己内酯二醇（PCL）、聚碳酸酯二醇(PCDLs)亦属于本类型二元醇
特别地，由2-甲基-1,3-丙二醇（MPD）、新戊二醇（NPG）、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇（TMPD）、2-乙基-2-丁基-1,3-丙二醇（BEPD）、1,4-环己烷二甲醇（1,4-CHDM）、己二酸（adipic acid）、六氢苯酐（HHPA）、1,4-环己烷二甲酸（1,4-CHDA）、壬二酸（AZA）、间苯二甲酸（IPA）衍生的聚酯二醇可大大提高耐水解性。
2．3扩链剂
主要为小分子二元醇类如乙二醇、一缩二乙二醇（二甘醇）、1,2-丙二醇、一缩二丙二醇、1,4-丁二醇（BDO）、1,6-己二醇（HD），三羟甲基丙烷（TMP）或蓖麻油。
2．4水性单体
阴离子型扩链剂中带有羧基、磺酸基等亲水基团，结合有此类基团的聚氨酯预聚体经碱中和离子化，即呈现水溶性。常用的产品有：二羟甲基丙酸（dimethylol propionic acid ，DMPA）、二羟甲基丁酸（dimethylol butanoic acid ，DMBA）、1,4-丁二醇-2-磺酸钠阳离子型扩链剂有二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺(MDEA)、N-乙基二乙醇胺(EDEA)、N-丙基二乙醇胺(PDEA)、N-丁基二乙醇胺(BDEA)、二甲基乙醇胺、双(2-羟乙基)苯胺(BHBA)、双(2-羟丙基)苯胺(BHPA)等，国内大多数采用N-甲基二乙醇胺(MDEA)。非离子型水性聚氨酯的水性单体主要选用聚乙二醇二醇，数均相对分子质量通常大于1000。
2．5中和剂
阴离子型水性聚氨酯使用的中和剂是三乙胺（TEA）、二甲基乙醇胺(DMEA)、乙二胺、氨水，阳离子型水性聚氨酯使用的中和剂是盐酸，醋酸，硫酸二甲酯，氯代烃等。
2．5助剂：使用PH调节剂及合适的增稠剂。
3．涂料：将水性聚氨酯乳液用PH调节剂及合适的增稠剂增稠。
a) 粘度合适的粘度为10000mPa.s—50000mPa.s；
b) 固含量 20%—50%。
4．涂布工艺为刮涂，其特征为：
a)使用基材；
b)将水性聚氨酯涂料放于基材上；
c)拖动基材；
d) 水性聚氨酯涂料通过一刀口（刮刀）间隙；
e)烘干；
f)或覆盖无纺布；
g)收卷。
1-基材 2-驱动 3-涂布辊 4-料槽 5-涂料 6-刮刀 7-烘箱
8-驱动 9-压辊 10-冷却 11-复合 12-收卷
图11 刮涂机构
5．结果：
水性聚氨酯经涂布干燥后成为薄膜，具有透气性，适当的强度及弹性。
四、水性聚氨酯膜的应用
1．医疗卫生领域凡使用热塑性聚氨酯薄膜的地方均可使用，如手术衣、医疗手套、医疗用褥垫、冰袋、绷带、血浆袋、避孕套、伤口敷药、人造器官等方面。防水透气的聚氨酯医用手套能提供优良的水蒸气渗透性、防菌性和舒适性。传统伤口敷料具有很多缺点，而采用聚氨酯微孔及亲水膜可以使伤口敷料有良好透气和吸收功能，聚氨酯良好的生物相容性也可用作经皮肤给药敷料，既能有效阻隔药物中活性组份不必要的扩散，又可以保证活性成分按一定渗透速率作用于皮肤，目前国外已经大量使用，国内四川大学生物医学工程中心也开发成功了新型聚氨酯双层创伤敷料，使用效果良好。
图12 水性聚氨酯薄膜敷料
图13水性聚氨酯手术膜
图14水性聚氨酯手套图15 水性聚氨酯绷带
2．采用聚氨酯薄膜作为医疗服装面料，具备透气、防菌、防液体透过、长期洗涤和蒸汽杀菌条件下不会降解和价格合理等优点。
3．近年来国外开发的热成型的聚氨酯薄膜，用于生产一种其他薄膜材料不能生产的大体径比的低压气囊，用于泌尿系统、心血管系统及肿瘤治疗装置，使用效果良好。另外聚氨酯薄膜在人工心脏、人造肛门袋等人造器管上的应用也显示良好发展潜力。
4．由于聚氨酯薄膜具有光学透明、柔软手感、高伸展性、耐久易加工和防水透气性，作为高档或特殊纺织面料在日常生活中应用十分广泛。最早聚氨酯薄膜及涂层首先应用于从事农业、建筑业、林业、登山和海洋及空中救援等户外工作人员的服装，后逐浙拓展到鞋类。目前聚氨酯薄膜在鞋类上应用极为广泛，如各种鞋类由其是运动或者特殊功能鞋类面料及内里材料等；近年来聚氨酯薄膜越来越多地应用于成衣和时装的制备，采用透气的聚氨酯薄膜材料制备的服装不仅具有呼吸功能，还能够抗静电；聚氨酯薄膜在运动服装和制品中用制作潜水衣、游泳衣、韵律衣及空气降落衣、充气水床、球内胆、皮划艇、救生圈等面料及内里材料。新开发的形状记忆聚氨酯薄膜，具有良好结晶性，嵌段聚集成微区起物理交联点的作用，控制形状记忆聚氨酯的形状固定和恢复，将这些形状记忆聚氨酯的形状记忆温度定为室
温，用于生产复合织物，作为家居服饰面料，在室温以下可以起到保暖作用，在室温以上可以具有良好透湿性能。
图16 各种聚氨酯膜
5．在工业领域聚氨酯薄膜常被用于防火、隔热、隔音材料，飞机零部件及装潢、汽车零部件、防水贴条、压缩封垫、传动皮带、绝缘板、安全防弹玻璃。如美国将其做成汽车保护膜产品，用于发动机罩前缘、汽车前后保险杠、车门下围板、门锁把手等包覆，避免受到石击、耐磨和保护汽车面漆等场合，该聚氨酯薄膜具有良好光学透明性和光稳定性；我国许多汽车生产厂家也采用进口聚氨酯薄膜对汽车内外部进行包装和保护。英国开发出一种用于飞机和防弹轿车上使用的防弹玻璃，就是用多层聚氨酯薄膜粘合而成，当以聚氨酯为基础的塑料薄膜还用于模具工业、金属及武器的防腐蚀等领域。
6．随着科技进步，聚氨酯薄膜性能也在逐浙提高，如日本东丽公司已经开发出可以大幅度提高聚氨酯薄膜耐热性和强度的工艺，主要采用了可对材料结构进行分子级控制的纳米技术。共混改性在聚氨酯薄膜改性和应用方面也发挥了越来越重要作用，如国内开发的丝素／聚氨酯共混膜、聚氨酯／聚氧乙烯磺酸钠复合膜等。另外在降低聚氨酯薄膜生产成本、改进制备工艺方面国外也有大量研究报道。
7．聚氨酯薄膜美国、日本西欧已经得到很大发展，尤其是在军用、高档和专用服装及医疗领域。但是在我国聚氨酯薄膜研究与应用沿处于起步阶段，大多数聚氨酯薄膜及涂层依赖进口，加工成医疗材料和纺织品等再出口到国外。我国目前仅能够生产一些普通的低性能的聚氨酯薄膜材料，在生产与应用研究方面非常薄弱，尤其是功能化的聚氨酯薄膜的研究与生产与国外差距较大，随着我国经济不断发展，国内医疗卫生、服装和其他领域对聚氨酯薄膜数量和功能化要求将快速增加，因此国内聚氨酯薄膜的应用市场前影广阔。
图17 华丽的聚氨酯膜
五、聚氨酯薄膜市场分析
聚氨酯薄膜是一个新兴发展的行业，它的许多优势正在唤起人们的关注——
（1）聚氨酯产品有着良好的性能
聚氨酯涂膜具有硬度高、附着力强、耐磨性高、耐溶剂性、耐化学品性、耐低温性能好等诸多优点。如聚氨酯制品的硬度约为邵氏A10-D80，而普通的橡胶的硬度一般在邵氏A60-100，聚氨酯弹性体的在这样的硬度范围内还具有400-800%的伸长率。一般而言聚氨酯产品有着良好的外观，为许多高端产品的首选用料。
（2）聚氨酯产品有着广泛的用途
聚氨酯材料有着广泛的用途，它已经渗透到了我们的日常生活及工农业生产的各个行业，如软泡材料用于座垫沙发，消震吸音、海棉垫肩等。硬泡材料用于冰箱、冰柜、冷库、冷藏车、车内装饰等其消费巨大，防水灌浆、仿木材以及未来用于建筑保温潜力具大。半硬泡材料用于减震缓冲、方向盘等。弹性体用于轮胎、胶辊、压辊、油封、垫圈等，聚氨酯鞋底具有诸多优点：密度低，质地柔软，穿着舒适轻便。聚氨酯浆料用于皮革涂饰、布料涂层等。聚氨酯纤维用于纺织，性能突出。聚氨酯涂料广泛用于飞机、船舶、车辆涂装，木材、塑料、橡胶、皮革的表面涂装，建筑物涂装，防腐涂装等等。水性聚氨酯涂料——以水为主要介质，具有低VOC含量、低或无环境污染、施工方便等特点，是溶剂型涂料的主要替代品之一。已在许多领域得到广泛的应用，如：（1）木器漆及木地板漆；（2）纸张涂层；（3）建筑涂料；（4）皮革涂层；（5）织物涂层等等。聚氨酯胶粘剂中含有很强极性和化学活泼性的-NCO-（异氰酸根）、-NHCOO-（氨基甲酸酯基团），与含有活泼氢的基材如泡沫、塑料、木材、皮革、织物、纸张、陶瓷等多孔材料，以及金属、玻璃、橡胶、塑料等表面光洁的材料都有优良的化学粘接力。聚氨酯密封胶与硅酮密封胶、聚硫密封胶构成为目前高档密封胶的三大品种之一。
（3）聚氨酯行业有政策法规保障
随着各国环保法规的确立和环保意识的增强,传统的溶剂型涂料中的挥发型有机化合物(ＶＯＣ)的排放量愈来愈受到限制。开发低污染、高性能、多功能的环保型涂料成为涂料技术发展的主要方向。如美国在研究造成洛杉矶、加利福尼亚州的烟雾污染成因后颁布的 66号条例和旧金山海湾地区为减少溶剂蒸汽散发到大气中而正式通过的3号法令明确规定了限制使用的溶剂的种类和用量；美国食品药品管理局(FDA)、欧盟的 EU901／128以及德国的 BgVV，都明确提出了用于食品、药品包装的胶粘剂品种和类型，只要法规中没有提到的化学品一律禁止使用。因此，目前在发达国家使用溶剂型胶粘剂的复合包装材料已从 10年前的80％减少到目前的30％团。这些法规的实施对推动水性聚氨酯胶粘剂的应用起了极大的作用。我国也在环保节能方面制定了相关法规。
（4）聚氨酯行业增长势头迅猛
聚氨酯作为一个新兴的产业，一直吸引着业内关注的目光。11月6日，在全球金融危机爆发一年多以后，2009年中国聚氨酯原料技术与市场论坛在北京召开，中国聚氨酯产业今年仍将保持两位数的增长，这也是全球聚氨酯产业中的唯一。
近年来我国的聚氨酯原料MDI和TDI处于供不应求的局面，从1999年到2006年，我国聚氨酯原料MDI的需求量年增速是25%，基本为GDP增速的2.5倍。2007年我国MDI 需求量增长约18%，2008年受金融危机影响，增速减缓，据中国聚氨酯工业协会统计，2008年，我国MDI产量仍达50.3万吨，表观消费量为81.4万吨。
烟台万华聚氨酯股份有限公司是我国生产MDI的龙头企业。烟台万华目前在烟台和宁波两地共拥有MDI年产能50万吨。宁波万华年产30万吨的MDI二期工程将于2010年建
成投产，届时烟台万华MDI总产能将达到80万吨，宁波也将成为全球最大的MDI生产基地。
以上海为中心的长三角地区是目前国内聚氨酯产业最发达的地区。该地区聚氨酯原料及制品产能已占国内的半壁江山以上。其中MDI产能目前已达到89万吨/年，占全国的82%。以烟台为中心的环渤海地区是目前国内MDI和TDI主要生产地区之一，拥有烟台万华年产20万吨MDI和沧州大化(含黄骅公司)年产15万吨TDI项目。以葫芦岛为中心的东北地区是目前国内TDI和聚醚多元醇资源集中地区之一，随着日前年产5万吨TDI项目的一次试车成功，葫芦岛这个北方重要的石化城市正在向着全国最大、最全的聚氨酯原料生产基地加速迈进。以兰州为中心的西北地区拥有甘肃银光集团TDI产品和该公司拟建的MDI项目等。此外，我国聚氨酯产业发达的地区还包括以广州为中心的珠三角地区、以重庆为中心的西南地区、以福建泉州为中心的海西地区等。这些地区分布格局的形成是我国聚氨酯产业快速发展的一个重要标志。
2008年我国聚氨酯产品的消费量约为480万吨(其中含溶剂160万吨)，产量已占全球总量的30%左右。我国建材、氨纶、纺织品、合成革产量居世界第一，汽车产量也将成为世界第一，我国还生产占世界总量95%的冷藏集装箱、60%的鞋子和70%的玩具。2009年在诸多政策的支持下，我国家电业得到较好的发展，其中聚氨酯下游产品冰箱，冰柜，太阳能热水器行业需求增长明显，这间接促进了上游原料聚氨酯硬泡(聚合MDI、硬泡PPG)需求的稳定增长。
（5）水性聚氨酯发展迅速
当前聚氨酯主要采用溶剂法生产。水性聚氨酯具有无异氰基残留、无毒、无污染、无溶剂残留、良好的初粘力和物性等优势，并且继承了聚氨酯材料的全部优良性能：耐磨、弹性好、耐低温、耐候性好，是聚氨酯产业未来的发展趋势。
水性聚氨酯材料（PUD)正日益受到市场青睐。近5年来，世界PUD消费保持6.3%以上的年均增速，约为全球GDP增速的2倍。2001年全球PUD消费量已突破25万t,预计2006年将突破34万t。其中，美洲、欧洲（中东、非洲在内）和亚太地区消费量将分别从2001年的12.1万t、9.0万t和4.0万t增至2006年的15.5万t、12.0万t和6.5万t（以干树脂计）,年均增长率分别为5.1%、6.0%和10.2%。
2005年我国PUD产能约为2.5万t/a，产量2.1万t，消费量达到4.15万t（以干树脂计），近3年我国PUD消费量年均增长率超过15%。目前我国有PUD科研、生产单位100多家，产能在1000t/a以上的超过10家，但高档PUD产品仍多数来源于国际著名公司。
（6）聚氨酯薄膜发展空间巨大
根据产业生命周期模型，聚氨酯薄膜行业尚处于启蒙期。2006至2009年市场规模分别为21.78 、34.42、 36.43、 42.67亿元，2010年上半年为25.53亿，增长19.16%。据相关数据显示，2006 年聚氨酯薄膜行业产能为 3.17 万吨，到 2007 年聚氨酯薄膜行业产能达到了4.19 万吨，同比增长了32.18%， 2008 年底，我国聚氨酯薄膜行业产能达到 4.53 万吨，截止到 2009 年，我国的聚氨酯薄膜产能在 4.83万吨左右。据预测我国到2015年聚氨酯薄膜产量将达8万吨左右。
水性聚氨酯的分类 由于聚氨酯原料和配方的多样性，水性聚氨酯开发40年左右的时间，人们已研究出许多种制备方法和制备配方。水性聚氨酯品种繁多，可以按多种方法分类。 1．以外观分 水性聚氨酯可分为聚氨酯乳液、聚氨酯分散液、聚氨酯水溶液。实际应用最多的是聚氨酯乳液及分散液，本书中统称为水性聚氨酯或聚氨酯乳液，其外观分类如表5所示。 表5 水性聚氨酯形态分类 2.按使用形式分 水性聚氨酯胶粘剂按使用形式可分为单组分及双组分两类。可直接使用，或无需交联剂即可得到所需使用性能的水性聚氨酯称为单组分水性聚氨酯胶粘剂。若单独使用不能获得所需的性能，必须添加交联剂；或者一般单组分水性聚氨酯添加交联剂后能提高粘接性能，在这些情况中，水性聚氨酯主剂和交联剂二者就组成双组分体系。 3．以亲水性基团的性质分 根据聚氨酯分子侧链或主链上是否含有离子基团，即是否属离子键聚合物(离聚物)，水性聚氨酯可分为阴离子型、阳离子型、非离子型。含阴、阳离子的水性聚氨酯又称为离聚物型水性聚氨酯。 (1)阴离子型水性聚氨酯又可细分为磺酸型、羧酸型，以侧链含离子基团的居多。大多数水性聚氨酯以含羧基扩链剂或含磺酸盐扩链剂引人羧基离子及磺酸离子。 (2)阳离子型水性聚氨酯一般是指主链或侧链上含有铵离子(一般为季铵离子)或锍离子的水性聚氨酯，绝大多数情况是季铵阳离子。而主链含铵离子的水性聚氨酯的制备一般以采用含叔胺基团扩链剂为主，叔胺以及仲胺经酸或烷基化试剂的作用，形成亲水的铵离子。还可通过含氨基的聚氨酯与环氧氯丙烷及酸反应而形成铵离子。 (3)非离子型水性聚氨酯，即分子中不含离子基团的水性聚氨酯。非离子型水性聚氨酯的制备方法有：①普通聚氨酯预聚体或聚氨酯有机溶液在乳化剂存在下进行高剪切力强制乳化；②制成分子中含有非离子型亲水性链段或亲水性基团，亲水性链段一般是中低分子量聚氧化乙烯，亲水性基团一般是羟甲基。 (4)混合型聚氨酯树脂分子结构中同时具有离于型及非离子型亲水基团或链段。 4．以聚氨酯原料分 按主要低聚物多元醇类型可分为聚醚型、聚酯型及聚烯烃型等，分别指采用聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚丁二烯二醇等作为低聚物多元醇而制成的水性聚氨酯。还有聚醚-聚酯、聚醚—聚丁二烯等混合以聚氨酯的异氰酸酯原料分，可分为芳香族异氰酸酯型、脂肪族异氰酸酯型、脂环族异氰酸酯型。按具体原料还可细分，如TDI型、HDI型，等等。 5．按聚氨酯树脂的整体结构划分 (1)按原料及结构可分为聚氨酯乳液、乙烯基聚氨酯乳液、多异氰酸酯乳液、封闭型聚氨酯
1.低聚物多元醇：聚醚二醇、聚酯二醇、聚醚三醇、聚丁二烯二二醇、丙烯酸酯多元醇等 水性聚氨酯胶粘剂制备中常用的低聚物多元醇一般以聚醚二醇、聚酯二醇居多，有时还使用聚醚三醇、低支化度聚酯多元醇、聚碳酸酯二醇等小品种低聚物多元醇。聚醚型聚氨酯低温柔顺性好，耐水性较好，且常用的聚氧化丙烯二醇(PPG)的价格比聚酯二醇低，因此，我国的水性聚氨酯研制开发大多以聚氧化丙烯二醇为主要低聚物多元醇原料。由聚四氢呋喃醚二醇制得的聚氨酯机械强度及耐水解性均较好，惟其价格较高，限制了它的广泛应用。 聚酯型聚氨酯强度高、粘接力好，但由于聚酯本身的耐水解性能比聚醚差，故采用一般原料制得的聚酯型水性聚氨酯，其贮存稳定期较短。但通过采用耐水解性聚酯多元醇，可以提高水性聚氨酯胶粘剂的耐水解性。国外的聚氨酯乳液胶粘剂及涂料的主流产品是聚酯型的。脂肪族非规整结构聚酯的柔顺性也较好，规整结构的结晶性聚酯二醇制备的单组分聚氨酯乳液胶粘剂，胶层经热活化粘接，初始强度较高。而芳香族聚酯多元醇制成的水性聚氨酯对金属、RET等材料的粘接力高，内聚强度大。 其他低聚物二醇如聚碳酸酯二醇、聚己内酯二醇、聚丁二烯二醇、丙烯酸酯多元醇等，都可用于水性聚氨酯胶粘剂的制备。聚碳酸酯型聚氨酯耐水解、耐候、耐热性好，易结晶，由于价格高，限制了它的广泛应用。 2.异氰酸酯:TDI、MDI、IPDI、HDI等 制备聚氨酯乳液常用的二异氰酸酯有TDI、MDI等芳香族二异氰酸酯，以及TDI、MDI、HDI：MDI等脂肪族、脂环族二异氰酸酯。由脂肪族或脂环族二异氰酸酯制成的聚氨酯，耐水解性比芳香族二异氰酸酯制成的聚氨酯好，因而水性聚氨酯产品的贮存稳定性好。国外高品质的聚酯型水性聚氨酯一般均采用脂肪族或脂环族异氰酸酯原料制成，而我国受原料品种及价格的限制，大多数仅用TDI为二异氰酸酯原料。 多亚甲基多苯基多异氰酸酯一般用于制备乙烯基聚氨酯乳液和异氰酸酯乳液。 3．扩链剂：1，4—丁二醇、乙二醇、己二醇、乙二胺等 水性聚氨酯制备中常常使用扩链剂，其中可引入离子基团的亲水性扩链剂有多种，除了这类特种扩链剂外，经常还使用1，4—丁二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、己二醇、乙二胺、二亚乙基三胺等扩链剂。由于胺与异氰酸酯的反应活性比水高，可将二胺扩链剂混合于水中或制成酮亚胺，在乳化分散的同时进行扩链反应。 4．水：蒸馏水、离子水 水是水性聚氨酯胶粘剂的主要介质，为了防止自来水中的Ca2+、寸+等杂质对阴离子型水性聚氨酯稳定性的影响，用于制备水性聚氨酯胶粘剂的水一般是蒸馏水或去离子水。除了用作聚氨酯的溶剂或分散介质，水还是重要的反应性原料，合成水性聚氨酯目前以预聚体法为主，在聚氨酯预聚体分散与水的同时，水也参与扩链。由于水或二胺的扩链，实际上大多数水性聚氨酯是聚氨酯—脲乳液(分散液)，聚氨酯—脲比纯聚氨酯有更大的内聚力和粘接力，脲键的耐水性比氨酯键好。
第19卷第3期 厦门理工学院学报Vol．19No．32011年9月Journal of Xiamen University of Technology Sep．2011 ［收稿日期］2010－11－19［修回日期］2011－07－08 ［基金项目］漳州职业技术学院科研计划项目（ZZY1111） ［作者简介］陈建福（1982－），男，助教，硕士，从事应用化学研究．E- mail ：qjf1996@https://www.doczj.com/doc/3110520360.html, 水性聚氨酯丙烯酸酯复合乳液的合成研究 陈建福 （漳州职业技术学院食品与生物工程系，福建漳州363000） ［摘要］采用种子溶胀乳液聚合法，以水性聚氨酯为种子，甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯为单体制 备水性聚氨酯丙烯酸酯复合乳液，考察了聚合温度、搅拌速度、引发剂种类、引发剂用量及反应时间对聚合过程的影响．结果表明：适宜的聚合温度控制为85?；适宜的搅拌速率为150 250r /min ；采用水溶性引发剂时引发效率较高，过硫酸钾的最佳用量为0.8%；随着反应时间的增加，乳液粒径先减小后增大． 用红外光谱对聚氨酯丙烯酸酯乳液进行分析，表明丙烯酸酯参与了反应． ［关键词］水性聚氨酯；丙烯酸酯；复合乳液；合成 ［中图分类号］TQ323.8［文献标志码］A ［文章编号］1008－3804（2011）03－0069－05 随着人们对清洁生产方式、环保法规的日益关注以及石油化工产品成本的不断升高，水性涂料越 来越受到人们的关注 ［1－3］．水性聚氨酯涂料是以水替代有机溶剂作为分散介质发展起来的新兴高分子材料，水性聚氨酯特殊的分子结构及聚集状态使其具有优良的耐磨蚀、柔韧性、附着力、耐化学品及软硬随温度变化不大等优点，但水性聚氨酯乳液的自增稠性差、固含量偏低、涂膜的耐水性和光泽性 不足［4－6］ ．丙烯酸酯类乳液则具有良好的耐水性、耐候性及物理机械性能，用丙烯酸酯类乳液对水性聚氨酯进行改性，可以把两者的性能有机结合起来，从而制备综合性能优良的水性聚氨酯丙烯酸酯（PUA ）复合乳液［7－8］．本文采用种子溶胀乳液聚合法，不外加乳化剂，合成稳定性好、综合性能优良的丙烯酸酯共聚改性水性聚氨酯乳液，对合成工艺条件进行了系统的探讨．1 实验部分1.1主要原料和试剂 甲苯二异氰酸酯（TDI ）、聚酯多元醇（M n =2000）、二羟甲基丙酸（DPMA ），工业级；N ，N －二甲基甲酰胺（DMF ）、三乙胺（TEA ）、乙二胺，分析纯，用4A 分子筛脱水；甲基丙烯酸甲酯（MMA ）、丙烯酸丁酯（BA ）、二月桂酸二丁基锡（DBTDL ）、过硫酸钾（KPS ）、过硫酸铵（APS ）、过氧化苯甲酰（BPO ）、偶氮二异丁腈（AIBN ）等为化学纯，其他试剂均为分析纯． 1.2PUA 复合乳液的制备 将一定量的聚酯多元醇在120?真空脱水，将计量好的甲苯二异氰酸酯缓慢滴加到装有冷凝管、机械搅拌和通氮管的三口烧瓶里，升温到75?反应2h ，加入DMPA 及催化剂，升温到85?反应，隔一定时间取样并测定异氰酸酯基含量（NCO%，质量分数，下同），当NCO%达到理论值时降温到40?，加入丙烯酸酯以降低体系粘度，用三乙胺中和，然后在快速搅拌下加入含有乙二胺的去离子水进行乳化分散，再将乳液升温至85?，加入剩余量的丙烯酸酯单体，并在3h 内滴完引发剂，保温2h 后出料． 1.3性能测试与表征 1）异氰酸酯基含量的测定
水性聚氨酯涂料的特点及改性应用综述 学院：材料与化工学院 专业：高分子材料与工程 班级：110311班 姓名：李辽辽 学号：110311122 水性聚氨酯涂料的特点及改性应用综述 李辽辽 （班级：11班学号：110311122） 摘要：介绍水性聚氨酯涂料的分类、特点及其改性应用 关键字：水性聚氨酯涂料；改性；应用 0引言 聚氨酯(又称聚氨基甲酸酯)是指分子主链结构中含有氨基甲酸酯(-NH0COO-)重复单元的高分子聚合物，通常由多异氰酸酯与含活泼氢的聚多元醇反应生成。水性聚氨酯(WPU)是以水代替其他有机溶剂作为分散介质的聚氨酯体系，形成的WPU 乳液及其胶膜具有优异的机械性能、耐磨性、耐化学品性和耐老化性等特点，可广泛用于轻化纺织、皮革加工、涂料、建筑和造纸等行业。随着世界各国对环境保护的日益重视，越来越多的学者致力于水性聚氨酯涂料的开发，有效限制挥发性有机溶剂的毒害性。虽然水性聚氨酯具有一些优良的性能，但仍有许多不足之处。如硬度低、耐溶剂性差、表面光泽差、涂膜手感不佳等缺点。由于水性聚氨酯在实际应用中存在诸多问题，因此需要对其进行改性。其改性方法主要包括环氧树脂改性、丙烯酸酯改性、有机硅改性、多元改性等。 2水性聚氨酯涂料的特点与分类 2.1水性聚氨酯涂料的特点[1] 水性聚氨酯涂料是以水为介质的二元胶态体系。它不含或含很少量的有机溶剂，粒径小于0.1nm，具有较好的分散稳定性，不仅保留了传统的溶剂型聚氨酯涂料的一些优良性能，而且还具有生产成本低、安全不燃烧、不污染环境、不易损伤被涂饰表面、易操作和改性等优点，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。 2.2水性聚氨酯涂料的分类 目前的水性聚氨酯主要包括单组分水性聚氨酯涂料、双组分水性聚氨酯涂料和特种涂料三大类。 2.2.1单组分水性聚氨酯涂料 单组分水性聚氨酯涂料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。通过交联改性的水性聚氨酯涂料具有良好的贮存稳定性、涂膜机械性能、耐水性、耐溶剂性及耐老化性能，而且与传统的溶剂型聚氨酯涂料的性能相近，是水性聚氨酯涂料的一个重要发展方向。目前的品种主要包括热固型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.热固型聚氨酯涂料。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型水性聚氨酯涂料，也叫做外交联水性聚氨酯涂料。b.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性。c.室温固化水性聚氨酯涂料。对于某些热敏基材和大型制件，不能采用加热的方式交联，必须采用室温交联的水性聚氨酯涂料。通过与水分散性多异氰酸酯结合，可以改进水性端羟基聚氨酯预聚物／丙烯
1.聚氨酯灌浆材料概况聚氨酯灌浆材料是由聚氨酯预聚体与添加剂(溶剂、催化剂、缓凝剂、表面活 性剂、增塑剂等)组成的化学浆液。一般是单液型。其主要成分是过量二异氰酸酯(或多异氰酸酯)与聚醚多元醇反应而制得的端异氰酸酯基(NCO)预聚体。也可以是双液型,即由预聚体与固化剂(及促进剂)组成。 在灌浆过程中,把聚氨酯灌浆材料注入缝隙或疏松多孔性地基中时,这种预聚体的端NCO基与缝隙表面或碎基材中的水分接触,发生扩链交联反应,最终在混凝土缝隙中或基材颗粒的孔隙间形成有一定强度的凝胶状固结体。聚氨酯固化物中含有大量的氨基甲酸酯基、脲基、醚键等极性基团,与混凝土缝隙表面以及土壤、矿物颗粒有强的粘接力,从而形成整体结构,起到了堵水和提高地基强度等作用。并且,在相对封闭的灌浆体系中,反应放出的二氧化碳气体会产生很大的内压力,推动浆液向疏松地层的孔隙、裂缝深入扩散,使多孔性结构或裂缝完全被浆液所填充,增强了堵水效果。浆液膨胀受到限制越大,所形成的固结体越紧密,抗渗能力及压缩强度越高。 聚氨酯化学灌浆材料可分为水溶性(亲水性)和油溶性(疏水性)2大类。这2类聚氨酯预聚体材料虽然都能用于防水、堵漏、地基加固,但2者也有差别。通常,油溶性聚氨酯灌浆材料的固结体强度大,抗渗性好,多用于加固地基、防水堵漏兼备的工程;水溶性聚氨酯灌浆材料亲水性好,包水量大,适用于潮湿裂缝的灌浆堵漏、动水地层的堵涌水、潮湿土质表面层的防护等。根据施工需要,也可把水溶性聚氨酯灌浆材料与油溶性聚氨酯灌浆材料按合适的比例混合后进行灌浆施工。 2 水溶性聚氨酯灌浆材料水溶性聚氨酯浆材的突出特点之一是易分散于水中,遇水自乳化,立即进行聚合反应。固结物具有良好的弹性、抗渗性、耐低温性,对岩石、混凝土、土粒等具有良好的粘接性能,灌浆后对水质无污染;特点之二是固结物具有弹性止水和膨胀止水的双重作用。水溶性聚氨酯灌浆与水玻璃、丙凝等灌浆相比,主要有以下几个优点:a.可在大量水存在的条件下与水反应,固化后形成不透水的固结层,可以封堵涌水;b.固化反应的同时产生二氧化碳气体,封闭的灌浆体系中初期的气体压力把低黏度浆液进一步压进细小裂缝深处以及疏松地层的孔隙中,使多孔性结构或地层充填密实,后期的气泡包封在胶体中,形成体积庞大的弹性固化物;c.在含大量水的地层处理中,可选择快速固化的浆液,它不会被水冲稀而流失;形成的弹性固结体,能充分适应裂缝和地基的变形;d.浆液黏度可调,可灌1mm左右的细缝;固化速度调节方便;e.施工设备简单,投资费用少。水溶性聚氨酯灌浆材料一般是单组分低黏度液体,其主要成分是端NCO基预聚体,它是由特种亲水性聚醚多元醇与多异氰酸酯制成的预聚体为主剂,加入助剂(稀释剂、增塑剂和其他助剂)配制而成的。为使聚氨酯浆材有良好的水分散性,一般选择EO含量较高的EO/PO共聚醚。通过调节具有不同EO/PO比例的亲水性聚醚,或EO聚醚与普通PPG型聚醚的混合比例,可以制得不同亲水程度的灌浆材料。聚氨酯浆液的固化时间通过加入促凝剂(催化剂)或缓凝剂,可在几秒钟到十几分钟范围内调节。国外某公司的水溶性聚氨酯浆材性能为:固含量77%～83%,黏度(21℃)600～1200mPas,相对密度1.04,固化物拉伸强度0.13～0.3MPa,伸长率150%～300%。 3.油溶性聚氨酯化学灌浆材料油溶性聚氨酯灌浆材料国内俗称"氰凝",是由低分子质量聚氧化丙烯多元醇(如N303、N204)与多异氰酸酯(TDI、MDI、PAPI)反应制得的预聚体为基料,以有机溶剂为稀释
丙烯酸酯改性水性聚氨酯的研究进展 简述了丙烯酸酯改性水性聚氨酯4种常用的改性方法：嵌段共聚改性、接枝共聚改性、核-壳乳液聚合改性和互穿聚合物网络改性（IPN）；综述了国内外丙烯酸酯改性水性聚氨酯研究进展。 标签：水性聚氨酯；丙烯酸酯；改性 1 前言 聚氨酯（PU）性能优异，具有良好的力学性能、耐磨性、柔韧性、耐化学品性，附着力强、成膜温度低、保光性好，可以室温固化，因此在涂料、胶粘剂及油墨等许多领域都得到广泛的应用[1，2]。目前聚氨酯油墨、胶粘剂等多以溶剂型为主，有机挥发物（VOC）对大气污染，严重破坏了人类的生态环境[3，4]。水性聚氨酯（WPU）以水为分散介质，不含有机溶剂，不燃、无毒、不污染环境、易运输保存，使用方便且软硬度可调、耐低温、耐磨性好及粘附力强，特别适用于烟、酒、食品、饮料、药品、儿童玩具等卫生条件要求严格的包装印刷品[5～7]。然而，WPU还存在耐水性差、耐高温性能不佳、固含量低等缺点。为了提高乳液及膜性能，扩大应用范围，需对PU乳液进行适当的改性。丙烯酸酯乳液具有较好的耐水性、耐候性，但存在硬度大、不耐溶剂等缺点。用丙烯酸酯对WPU改性，可优势互补[8～10]。 2 丙烯酸酯改性WPU的方法 目前，丙烯酸酯改性WPU的主要制备方法有嵌段共聚、接枝共聚、核-壳乳液聚合和互穿聚合物网络（IPN）[11]。 2.1 嵌段共聚 丙烯酸酯嵌段共聚改性WPU的方法主要有双预聚体法和不饱和化合物封端法2种[12]。双预聚体法是用丙烯酸酯改性WPU的较早的方法之一，此法首先制得含羧基和羟基的聚丙烯酸酯，再制备以—NCO封端的水性聚氨酯预聚体溶液，然后水性聚氨酯预聚体溶液和聚丙烯酸酯反应，最后进行扩链，即可得到嵌段共聚物。不饱和化合物封端法是用具有C=C的不饱和化合物对水性聚氨酯预聚体封端，再与丙烯酸酯单体共聚[13]。 任天斌等[14，15]以甲苯二异氰酸酯、聚异丙二醇、甲基丙烯酸羟乙酯及二羟甲基丙酸为原料，通过分子设计合成了带有双键的阴离子水性聚氨酯预聚体（APUA）可聚合乳化剂。陈焕钦[16，17]等也研究了聚氨酯-丙烯酸酯共聚乳液的结构形态、稳定性、胶粒的粒径、流变性、力学性能、热学性能等。路剑威等[18]利用不饱和化合物封端法合成了丙烯酸酯改性WPU分散体，发现膜的耐光性和耐热性都有不同程度的提高，而且涂膜的微区结晶程度明显下降。李延科[19]等用PA对PU进行共混及共聚改性，比较结果表明：共聚改性的PUA乳液的粒
水性聚氨酯防水涂料 产品介绍 单组份水性聚氨酯防水涂料（YF-SJ)是以水性聚氨酯树脂为基料，并以水为分散介质的高科技涂料，是通过交联改性聚合物含有封闭异氨酸脂的水性聚合物涂料，具有良好的贮存稳定性、涂膜机械性、耐水性、耐溶剂性及耐老化性，是当前市场适用于各类工程的最佳防水涂料。该涂料无溶剂污染，加水固化，使用方便。 产品特点 ◇ 延伸性能优，抗拉强度高，耐高低温，耐老化，耐腐蚀。 ◇固体含量高达65%，成膜率大，单位面积用料少。 ◇无溶剂挥发，无毒无味无污染，特别适用于饮水工程，是100%的环保产品。 ◇ 可添加颜料，做成各种颜色，以满足客户要求，达到防水装饰效果。 ◇ 使用时可加10%的水做固化剂；可添加砂子做成防滑层；可添加橡胶粉末做成防渗漏密封剂；也可添加轻质的空心填料做隔热保温层，均不会影响其防水效果。 适用范围 1、工业与民用建筑的平、斜屋面及各种不规则的屋面，特别是要求带装饰性的屋面及运动场。 2、地铁、隧道、通道、水池、伸缩缝、施工缝、变形缝、天沟及各种水利工程的防渗和密封。
3、可作建筑物裂缝的修补，膨胀结合处的密封。 4、可作防腐地坪、防腐池及管道的外防腐、隔热、保温。 产品性能 指标\等级Ⅰ Ⅱ 拉伸强度MPa≥ 1.9 2.45 断裂延伸率％≥ 550 450 撕裂延伸率N/mm≥ 12 14 固体含量%≥ 65 低温弯折性℃≤ -40 表干时间（h）≤ 12 实干时间（h）≤ 24 施工工艺要点： 1. 基面要求干净，无杂物，无油污，坚固，无起砂，有裂缝缺陷应先进行修复，阴阳角做成圆弧；金属表层须先除锈。 2.材料准备：使用前要先将涂料搅拌均匀，不要有沉淀，然后再加10%的清洁水搅拌均匀即可。 3. 可用刮涂法或机械喷涂施工。平面的防水工程涂刮一道即可成型并达到所需的厚度，立面的防水工程需先涂一道非常薄的涂层，以防流挂，再在基层上一次性施工成设计所需厚度。 4. 如需刮涂第二遍，需在上道涂层完全固化后方可进行（约24小时后）。 5. 铺贴保护层或饰面材料，需在涂膜完全固化后进行。施工时应防
本帖最后由POD ER 于2009-5-28 21:23 编辑 配方介绍: 此水性漆配方以水性聚氨酯分散体和丙烯酸酯乳液为主要原料，适用于木器表漆和塑料。成膜后为全哑光清漆。用此配方开发的产品有成本的优势。 原料代码投料数量 1 华津思R4188 50.00 2 华津思HD1902 15.00 3 纯水7.22 4 DPnB 3.00 5 DPM 2.50 6 PA30 0.50 7 BYK028 0.43 8 BYK346 0.10 9 TS-100 2.60 10 Glide 440 0.26 11 RM-2020 0.10 12 RM-8W 0.10 13 95%乙醇 4.78 14 纯水13.48 总计100 注释: 华津思R4188: 水性聚氨酯分散体. 华津思HD1902: 华津思丙烯酸酯乳液. DPnB: 二丙二醇丁醚. 美国陶氏化学. DPM: 二丙二醇甲醚. 美国陶氏化学. PA30: 分散剂。巴斯夫 BYK028：消泡剂BYK BYK346: 润湿剂BYK TS-100: 消光粉迪高 Glide 440: 流平剂 RM-2020：罗门哈斯增稠剂，非离子聚氨酯 RM-8W：罗门哈斯增稠剂，非离子聚氨酯 调配方法： 1. 依次投入1、2、3，开机400-600转/分钟，搅拌均匀10分钟。 2. 在400-600转/分钟速度状态下再加入4、5, 搅拌均匀10分钟。 3. 再加入6，7，8 在800-1000转/分钟速度高速分散10分钟。 4. 再加入9，在1000-1500转/分钟速度分散分钟。 5. 再加入10，在600-800转/分钟速度搅拌均匀5分钟。 6. 将11和12，先用13兑稀均匀, 然后慢慢加入以上溶液,在400-600转/分钟速度搅均10-15分钟。
水性聚氨酯涂料 摘要：本文介绍了水性聚氨酯涂料的组成、结构以及特性，然后讲述了水性聚氨酯的应用，最后展望了该涂料的发展趋势。 关键词：水性聚氨酯，组成，特性应用，展望 水性聚氨酯包括聚氨酯水溶液, 水分散液和水乳液, 是以水为介质的二元胶态体系。它不含或含很少量的有机溶剂, 其粒径小于0.1 nm, 具有较好的分散稳定性, 不仅保留了传统的溶剂型聚氨酯的一些优良性能, 而且还具有生产成本低、安全不燃烧、不污染环境、不易损伤被涂饰表面、易操作和改性等优点 , 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。水性聚氨酯涂料将聚氨酯涂膜的硬度高、附着力强、耐腐蚀、耐溶剂好等优点与水性涂料的低VOC含量相结合，符合发展涂料工业的“三前提”（资源，能源，无污染）及“四E原则”（经济 ECONOMY，效率EFFICIENCY，生态ECOLOGY，能源ENERGY） 1 聚氨酯防水涂料的组成、结构 1.1 组成 目前我国市场上双组分聚氨酯防水涂料的预聚体组分(常称甲组分), 其组成相差不大, 基本上都以甲苯二异氰酸(TDI)与聚醚多元醇(简称聚醚)的多种型号混合物加成聚合而成(又称逐步聚合, 它既不是缩合, 也有别于聚合)。为获得合理的抗拉强度和延伸率, 预聚体的- NCO质量分数w-NCO 值应该控制在4%～5%.由于不少生产企业在选材、设备及工艺控制上还达不到反应的严格要求, 反应最终产物的游离TDI 含量w-NCO 在0.5%以上( 优良的反应在0.1%以下), 故这些厂家预聚体的w-NCO 实际控制在(5 土O.5)%左右, 产品组分的差异多数发生在乙组分的组成上:主剂分别采用与一NCO 反应的聚醚、含芳香烃的焦油类物质或带有结晶水的无机化合物及它们的混合物; 助剂有固化剂摩卡(MOCA), 它具有对称的芳环结构及邻位氯原子, 前者的刚性以及与其它基团反应生成的脲键的极性吸引力使聚氨酯具有很高的机械强度,后者的空间位阻和吸电子效应降低了胺基的反应速率, 使双组分涂料有足够的施工时间;增塑剂二丁酯、蒽油类可调整产品的抗拉强度及延伸率;填料不仅可以降低成本, 而且可以改善产品的高低温性能、施工性及储存稳定性;有的产品还加人催化剂以提高冬季成膜性。由此可见, 我国目前商品聚氨酯防水涂料的质量主要取决于乙组分的组成。 1.2 结构及其与老化的关系 聚氨酯的- NCO 基虽然可以与很多活泼基团反应, 但对于防水涂料而言, 具有应用价值的以含有- OH.- NH2 活泼基团的物质为主。聚氨酯分子结构中除氨酯键外, 还存在原料引人的醚键、酯键、不饱和双键基团及反应可能形成的脲基、缩二脲、脲基甲酸酯等链节。化学结构上的差异势必反映在性能上: 1)芳香族氨酯键裂解温度低, 例如酚封闭的芳香族氨酯键裂解温度仅120℃, 而醇封闭的脂肪族氨酯键裂解温度可达250℃, 这就是聚醚聚氨酯防水膜可以作非外露型防水材料的主要原因; 2)芳香族氨酯键遇胺转化为脲, 性脆而延性差; 3)芳香族氨酯键遇醇而醇解, 进一步受紫外线照射或受热会分解; 4)芳香族氨酯键的抗碱性大大低于脂肪族氨酯键, 而目前的建筑物基层以水泥为主, 这对芳香族氨酯键是不利的。由于煤焦油中的活泼氢基本上都以芳香族基团出现, 故焦油聚氨酯防水涂料的抗老化性极差是由先天性的缺陷所造成的。
水性聚氨酯薄膜 一、透气膜 膜性材料在现代人类社会活动中占有举足轻重的地位。 我们常见的膜材：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、尼龙（PA）、聚酯（ PET）等，除了一些传统的性能如轻薄、柔软、透明或着色、阻隔、防护等功能可以满足人们日益增长的需求外，一些新的功能性膜材正在改变人们的生活。具有透气功能的膜性材料是其中重要的增长极。 目前具有透气功能的材料有： 1．微孔透气膜 微孔型透气薄膜的结构是靠牵伸两种不相容组分如在聚合物中加入无机微粒而形成的。其结构中存在很多像毛细管一样的微孔。这些微孔构成了允许气体通过的通道，但由于外界的液体液滴的直径大于微孔的直径所以不能通过。 这类膜材的代表有PE透气膜：此种透气膜以聚烯烃树脂为载体，加入微细特殊填充料（如CaCO3）后用流延冷辊成型法挤出而成，经纵向拉伸处理后，具有独特的微孔结构。这些以高密度分布在薄膜表面的特殊结构微孔，使薄膜既能阻隔液体水的渗漏，又能让水蒸汽等气体分子通过。该薄膜的原材料主要由基本树脂（LLDPE+LDPE、HDPE、EVA或PP）和无机填充物（CaCO3含量在45%～50%之间）组成。在湿度90%、37℃的条件下测量，水蒸气透气率（WVTR）可达到500～5000g/m2（24h），耐水压（60～200cm水柱）。在通常情况下，该薄膜的温度比非透气性薄膜低1.0～1.5℃，手感柔软（与自然的棉制品相似），吸附力强。 图1 微孔透气膜及微孔透气膜电镜图 2．分子透气膜 分子薄膜是致密的无微孔薄膜，由简单的挤出吹膜或其他的工艺技术生产，然后贴附到织物上的。水气在分子薄膜上的渗透过程可称为“主动扩散”过程。这与气球中的氦气渗出的过程类似。渗透物附着在高浓度的一边，利用存在的压力差扩散渗透到薄膜的另一边。对于分子薄膜，聚合物的化学结构和薄膜的厚度是决定渗透力的主要因素 这类膜材的代表有PU透气膜：又称聚氨酯透气膜，主要采用挤出、压延和吹塑等工艺来制备，由于聚氨酯分子结构的特点，人们可以通过调节聚氨酯嵌段成分比例改变其弹性、硬度和亲水性。因此聚氨酯薄膜同聚氨酯弹性体一样具有卓越的高张力、高拉力、防水透气
水性聚氨酯的一个配方 环氧树脂工业级国产NMPAN- 甲基-2-吡咯烷酮分析纯国产Acetone丙酮分析纯国产DEG一缩二乙二醇分析纯国产去离子水自制实验装置反应装置：三口烧瓶、回流冷凝管、滴液漏斗、温度计搅拌装置：单相串联电动搅拌机搅拌桨，自制高速分散机，进口加热装置：电炉、触点温度计、加热锅检测仪器NDJ-1 型旋转黏度仪，国产Nicolet MAGNA-IR550 型红外光谱仪，进口MINITEST 测厚仪，德国XLL-100A 型拉力试验机，国产AG-I 电子万能实验机，进口涂膜附着力测定仪，QF2-Ⅱ，天津实验机厂涂膜柔韧性测定器，QTX-1, 天津实验机厂涂膜冲击试验器， R1J3-3K1，天津材料试验厂涂膜杯突试验器，QBU-60，日本偏光显微镜，OLYMPUS BX51，进口表面张力测定仪，dataphsics DCAT21，进口实验原理水性聚氨酯的制备一般包含两个主要步骤：（1）由低聚物多元醇与异氰酸酯类化合物，形成高分子量的聚氨酯或中高分子量的聚氨酯预聚体；（2）在剪切力作用下于水中分散。利用二羟甲基丙酸对预聚物进行亲水改性，在聚氨酯分子链上引入离子基团，使其实现自乳化，得到贮存稳定、性能良好的水性聚氨酯。水性聚氨酯的合成概述将甲苯二异氰酸酯装入配有温度计、搅拌器1L 的三口烧瓶中，向烧瓶中滴加聚醚多元醇和二羟甲基丙酸，于70-80℃左右反应约3 小时，反应过程中可用丙酮调节体系的黏度。最后用正二丁胺法滴定异氰酸根的浓
度。所得的亲水改性聚氨酯预聚体用一缩二乙二醇扩链约1-2 小时，最后降温至室温，用溶有三乙胺的去离子水在高速分散机上乳化，可得到淡黄色、半透明的水性聚氨酯分散体。
双组份水性氨酯的概述 在分子结构中含有氨基甲酸酯重复链节的高分子化合物称为聚氨酯（简称PU ）树脂。它由二（或多）异氰酸酯、二（或多）元醇与二（或多）元胺通过逐步聚合反应生成。反应机理如式（1.1）所示： nOCN R NCO +nOH R'CONH R NHCO O ()O nOH R'n 组份水性聚氨酯涂料是由组分A （多异氰酸酯预聚物，如多异氰酸酯的二聚体、三聚体或是它们与羟基化合物生成的低分子量的聚合物）以及组分B （含多羟基的水分散体系，即多元醇组分）组成。双组份水性聚氨酯涂料的成功制备，是聚氨酯涂料史上的一个新的突破。 按使用形式水性聚氨酯涂料可分为单组份水性聚氨酯涂料、双组份水性聚氨酯涂料。 聚氨酯树脂即聚氨基甲酸酯树脂，指树脂中含有相当数量的氨酯键的树脂，链中含有交替的软链段和硬链段，使得其聚集态结构为多相结构，这决定了聚氨酯涂料优良的耐磨、柔韧等性能， 自20 世纪40 年代出现以来，在涂料、弹性体、泡沫塑料及粘合剂等方面均已获得广泛应用。随着社会对挥发性有机化合物(VOC)含量危害认识的提高，在原溶剂型聚氨酯涂料的高性能上极大减少了VOC 含量的水性聚氨酯涂料成为发展最为迅速的高分子材料。水性单组分聚氨酯涂料施工方便，但存在耐化学品性、耐磨性、耐热性、硬度等诸多性能的不足。而双组分水性聚氨酯涂料具有成膜温度低、附着力强、耐磨性好、硬度大以及耐化学品、耐侯性好等优越性能，可取代溶剂型双组分聚氨酯涂料，广泛应用于汽车、木器、塑料、工业维护等诸多领域的表面装饰和防护。 1.2水性聚氨酯国外的发展史 1937年德国化学家Otto Bayer 教授首先利用异氰酸酯与多元醇化合物发生加聚反应制得聚氨酯树脂，随后英、美等国家于1945～1949年从联邦德国获得了有关聚氨酯制造技术，并在1953年相继实现工业化[5]。水性聚氨酯的研究开发及其生产几乎与聚氨酯树脂的工业化同时进行。 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
CHINA COATINGS 2008年第23卷第7期 15 0 引 言 聚氨酯是综合性能优秀的合成树脂之一。由于其合成单体品种多、反应条件温和、专一、可控,配方调整余地大及其高分子材料的微观结构特点,可广泛用于涂料、黏合剂、泡沫塑料、合成纤维以及弹性体,已成为人们衣、食、住、行必不可少的材料之一,其本身就已经形成了一个多品种、多系列的材料家族,形成了完整的聚氨酯工业体系,这是其它树脂所不具备的。 据有关报道,在全球聚氨酯产品的消耗总量中,北美洲和欧洲占到70％左右。美国人均年消耗聚氨酯材料约5.5 kg,西欧约4.5 kg,而我国的消费水平 还很低,年人均不足0.5 kg。 溶剂型的聚氨酯涂料品种众多、用途广泛,在涂料产品中占有非常重要的地位。水性聚氨酯的研究始自20世纪50年代,60、70年代,对水性聚氨酯的研究、开发迅速发展,70年代开始工业化生产用作皮革涂饰剂的水性聚氨酯。进入90年代,随着人们环保意识以及环保法规的加强,环境友好的水性聚氨酯的研究、开发日益受到重视,其应用已由皮革涂饰剂不断扩展到涂料、黏合剂等领域,正在逐步占领溶剂型聚氨酯的市场。在水性树脂中,水性聚氨酯仍然是优秀树脂的代表,是现代水性树脂研究的热点之一。 水性聚氨酯的合成与改性 □ 闫福安,陈 俊 (武汉工程大学化工与制药学院,武汉 430073) 摘要：对水性聚氨酯的合成单体、合成原理、合成工艺及改性方法作了介绍。水性聚氨酯合成技术不断完善,市场正在推进,国内相关企业和研究机构应加强合作,从分子设计出发,不断推进水性聚氨酯产业的技术进步和市场推广。 关键词：水性聚氨酯；合成；改性 中图分类号：TQ630 文献标识码：A 文章编号：1006-2556(2008)07-0015-08 Synthesis and modifi cation of water-borne PU Yan fuan, Chen jun (School of Chemical Engineering and Pharmacy, Wuhan Institute of Technology, Wuhan 430073, Hubei Province) Abstract: This paper introduces water-borne PU about its monomers, synthesis mechanism, and synthesis technology and modifi cation methods. Relevant enterprises and research institutes China should strengthen the work cooperatively on molecule design, to promote the continuously progressing synthesis technology and the growing market of water-borne PU. Keywords: water-borne PU, synthesis, modifi cation 编者按：本文搜集了相关的情报资料，比较全面地阐述水性聚氨酯的合成技术。相应地，嘉宝莉朱延安、中国科技大章鹏进行了这方面的研发和实验实践。相比之下，为改善PUD分散体涂膜力学性能，选用聚碳酸酯型方向是可行的,但在水性木器涂料中的应用,应综合考虑制造成本、涂料使用范围、对涂膜光泽大小不同要求等方面因素；软段多元醇的选用不可能单一型,可以选用混合型,如PCD与PCL混合,或PCD与聚醚型混合,否则单用PCD,因价格太贵或存在功能过剩,影响水性聚氨酯涂料的推广应用与市场定位。 TECHNICAL PROGRESS DOI:10.13531/https://www.doczj.com/doc/3110520360.html,ki.china.coatings.2008.07.007
产品简介： 一、材料介绍 水性聚氨酯防水涂料是引进国外先进技术开发研制的高科技产品，本品属于环保型高分子聚合物弹性防水材料，产品无毒无味，具有良好的粘结和不透水性，对砂浆水泥基石面和石材，金属制品都有很强的粘附力，产品的化学性质稳定，能长期经受日光的照射，强度高，延伸率大，弹性好，防水效果好。 二、材料特点 1、单组份，冷施工，无毒无味，，使用安全。 2、可在潮湿（无明水）或干燥的基面上施工，涂层坚韧高弹。 3、对于砖石，砂浆，混凝土，金属，泡沫板，保温层等都有很强的粘附力。 4、施工安全，简单，工期短。 三、适用范围 产品适用于国家重点工程和一般防水工程，如屋面，彩钢瓦，地下室，人防工程，厨卫间，涵洞，隧道，桥梁，水池等工程，也可用于金属管道，车间地坪，水池等工程的防腐蚀及木地板，水泥板，石棉制品，玻璃钢制品，陶瓷制品，地砖等的粘接，也可用于建筑结构的嵌缝材料。 四、施工准备 1 材料及要求 （1）水性聚氨酯防水涂料，应具有出厂合格证及厂家产品的认证文件，并复验以下技术性能。 （2）辅助材料：
2 主要机具： （1）电动机具：电动搅拌器。 （2）手用工具：搅拌桶、小铁桶、小平铲、塑料或橡胶刮板、滚动刷、毛刷、弹簧秤、消防器材等。 3 作业条件： （1）防水层聚氨酯防水涂料冷作业施工，在地下水位较高的条件下涂刷防水层前，应先降低地下水位，做好排水处理，使地下水位降至防水层操作标高以下300mm，并保持到防水层施工完。 （2）涂刷防水层的基层应按设计抹好找平层，要求抹平、压光、坚实平整，不起砂，含水率低于9%，阴阳角处应抹成圆弧角。 （3）涂刷防水层前应将涂刷面上的尘土、杂物，残留的灰浆硬块，有突出的部分处理、清扫干净。 （4）涂刷水性聚氨酯不得在淋雨的条件下施工，施工的环境温度不应低于5℃。 五、操作工艺 1 工艺流程： 基层清理→涂刷底胶→涂膜防水层施工→做保护层 2 基层处理：涂刷防水层施工前，先将基层表面的杂物、砂浆硬块等清扫干净，并用干净的湿布擦一次，经检查基层无不平、空裂，起砂等缺陷，方可进行下道工序。 3涂膜防水层施工： （1）附加涂膜层：穿过墙、顶、地的管根部，地漏、排水口、阴阳角，变形缝并薄弱部位，应在涂膜层大面积施工前，先做好上述部位的增强涂层（附加层）。 附加涂层做法：是在涂膜附加层中铺设玻璃纤维布，涂膜操作时用板刷刮涂料驱除气泡，将玻璃纤维布紧密地粘贴在基层上，阴阳角部位一般为条形，管根为块形，三面角，应裁成块形布铺设，可多次涂刷涂膜。 （2）涂刷第一道涂膜：在前一道涂膜加固层的材料固化并干燥后，应先检查其附加层部位有无残留的气孔或气泡，如没有，即可涂刷第一层涂膜；如有气孔或气泡，则应用橡胶刮板将混合料用力压入气孔，局部再刷涂膜，然后进行第一层涂膜施工。 涂刮第一层聚氨酯涂膜防水材料，可用塑料或橡皮刮板均匀涂刮，力求厚度一致，在1.5mm 左右，即用量为2.2-3kg/m2。
注水溶性聚氨酯工法 一、灌浆材料 水溶性聚氨酯是目前国内较为理想的防渗堵漏灌浆材料。该材料的特点是： 1、具有良好的亲水性能，水既是稀释剂，又是固化剂，浆液遇水后先分散乳化，进而凝胶固结； 2、可在潮湿或涌水情况下进行灌浆，对水质适应强，在海水和PH为3～13的水中均能固化； 3、固结体经急性毒性试验属实际无毒类； 4、施工工艺简单，浆液无需繁杂配制； 5、固结体为弹性体，可遇水膨胀，具有弹性止水和以水止水的双重功能，适用于变形缝的防水处理； 6、可以配制不同强度和不同水膨胀倍数的材料。
主要性能指标见表1： 表1水溶性聚氨酯主要性能指标 项目指标 粘度（厘泊）（25℃）190±30 比重 1.08g/cm3 凝胶时间几分～几十分内可调 粘结强度（潮湿表面） 1.0 MPa 抗拉强度 2.1 MPa 伸长率273％ 抗渗性能 1.8×10-3cm/s 包水量20～27倍 遇水膨胀倍数150～300％ 二、封缝材料 W-21速凝堵水砂浆是一种能在瞬间凝固的水泥基堵水材料，在封闭裂缝或堵漏时，只要和适量水拌合即可在几秒钟内固结硬化，数分钟后强度即可达10MPa以上，故一般在裂缝封闭和埋管施工工程中，10分钟即可进行灌浆施工，无需养护。另外，在操作时不惧怕渗漏水和积水。
三、防水材料 防水材料釆用W-22聚合物改性水泥基防水砂浆，该材兼具柔性和刚性防水材料的优点，既能形成较为耐久的防水层，且材料本身经聚合物改性后还具有很大的弹性模量，是目前国内防水材料中应用范围最广泛，综合性价比最高的产品。该产品由有机液料和无机粉料，经现场按比例搅拌均匀，涂覆施工的新型防水材料。 主要技术指标：(7天后) 序 号项目 聚合物改性水泥基防水砂浆 技术指标实测指标 1 干燥时间h 表干≤4不粘手 实干≤8无粘着 2 拉伸强度Mpa≥ 1.8 1.96 3 断裂伸长率%≥80 100 4 低温柔性Ф10 mm棒-5℃无裂纹-5℃无裂纹 5 不透水性0.3Mpa30min 不透水
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 AND CLASSIFY WATER BORNE POLYURETHANE COATINGS Han Hui University of Jinan College of Chemistry and Chemical Engineering Abstact:With the social progress and people to protect the environment consciousness constantly strengthen, the development of green environmental protection coating will become one 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, polyurethane 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 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 Crossling 1.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