水性聚氨酯乳液

水性聚氨酯引言为了减少涂料对环境的污染和对消费者健康的损害, 许多国家对溶剂型涂料的限制越来越严格, 从而使涂料由溶剂型向水基型的转变成为必然。

早在2005 年我国就已开始控制新的溶剂型涂料生产企业的审批, 到2008 年将对溶剂型涂料的生产和销售实行控制。

低污染涂料的发展方向有水性化、高固体分化和粉末化三种。

与其他两种涂料相比, 水性涂料因为具有来源方便、易于净化、成本低、黏度低、良好的涂布适应性、无毒性、无刺激及不燃性等特点, 已成为环境友好型涂料的主要发展方向。

一、水性聚氨酯涂料的性能聚氨酯( PU) 涂料是涂料业中增长速度最快的品种之一。

水性聚氨酯( WPU) 涂料是以水性聚氨酯树脂为基础, 以水为分散介质配制的涂料, 除具有水性涂料的特点以外, 它还有以下突出的优点:1)涂膜对塑料、木材、金属及混凝土等表面的附着力好, 抗磨性、耐冲击性好。

脂肪族聚氨酯水性涂料的户外耐久性好, 综合性能接近溶剂型聚氨酯涂料2) 和其他乳胶涂料相比, 其低温成膜性好, 不需要成膜助剂, 也不需要外加增塑剂、乳化剂或分散剂。

3) 容易通过交联反应进行改性, 可提高耐溶剂性和抗化学性, 改进耐水性, 对颜料( 包括金属颜料) 有良好的适应性, 也可提供高光泽涂膜。

所含羟基可以适用一些交联剂和固化剂, 可进一步改进涂膜性能。

4) PU 分子具有可裁剪性, 结合新的合成和交联技术可有效控制涂料的组成和结构, 为改进其性能提供了更多的途径。

WPU 诸多的优点, 使其成为目前发展最快的涂料品种之一。

2 水性聚氨酯涂料的研究进展WPU 分为单组分和双组分。

单组分WPU 涂料聚合物的对分子质量较大, 成膜过程中一般不发生交联反应, 具有施工方便的优点; 双组分WPU涂料由含羟基的水性树脂和含异氰酸酯基的固化剂组成, 施工前将两者混合, 成膜过程中发生交联反应, 涂膜性能好。

由于在水性聚氨酯分子中引入了亲水基团, 所以耐水性、耐溶剂性和耐候性等较差是WPU 涂料存在的主要问题, 为此, 近几年来国内外学者对WPU 的改性进行了大量研究, 并取得了很大进展。

水性聚氨酯—丙烯酸酯复合乳液的制备及其改性研究水性聚氨酯—丙烯酸酯复合乳液的制备及其改性研究摘要：水性聚氨酯（PU）乳液是一种广泛应用于涂料、胶粘剂、纺织品、皮革等领域的材料。

然而，由于其机械性能、耐久性和稳定性方面的局限性，对PU的改性研究成为目前研究的热点之一。

本文以聚醚型水性PU乳液为基础，通过丙烯酸酯的引入，制备了一种新型的聚氨酯—丙烯酸酯复合乳液，并对其性能进行了改性研究。

一、引言水性PU乳液具有优异的物理和化学性能，但其力学性能和耐久性方面还有待改善。

丙烯酸酯（AC）是一种具有良好耐候性和耐磨性的聚合物，将AC引入PU乳液中可以显著改善其力学性能和耐久性。

二、实验方法1. 制备聚氨酯—丙烯酸酯复合乳液通过改变聚醚多元醇/二异氰酸酯（IPDI）的配比、丙烯酸酯的引入量以及反应温度和时间等条件，制备了一系列聚氨酯—丙烯酸酯复合乳液。

2. 表征方法使用红外光谱（FTIR）、动态力学热分析（DMA）、扫描电子显微镜（SEM）等技术对制备的复合乳液进行表征。

3. 性能测试对复合乳液进行力学性能、耐久性和稳定性等性能测试，比较原有PU乳液和复合乳液的差异。

三、结果与讨论1. FTIR分析结果表明，丙烯酸酯成功引入到PU乳液中。

2. DMA测试结果显示，引入丙烯酸酯后，复合乳液的玻璃化温度和弹性模量显著提高，表明其力学性能得到了改善。

3. SEM图像显示，复合乳液中的丙烯酸酯形成了均匀分散的微观颗粒，有助于提高涂膜的物理强度和粘附性能。

4. 力学性能测试结果表明，复合乳液的抗张强度、弹性模量和断裂伸长率都有明显的增加。

5. 耐久性测试结果表明，复合乳液具有更好的耐候性和耐磨性。

6. 稳定性测试结果表明，复合乳液具有良好的贮存稳定性，不易发生乳化分离现象。

四、结论通过将丙烯酸酯引入水性PU乳液中，制备了一种新型的聚氨酯—丙烯酸酯复合乳液。

通过对其性能进行测试与分析，发现复合乳液具有优异的力学性能、耐久性和稳定性。

水性聚氨酯的制法资料来源：1、溶液法（亦称丙酮法）把端异氰酸基预聚体溶于低沸点能与水互溶的溶剂中（丙酮最常用，因此此方法亦称丙酮法），与亲水性官能基的化合物反应，生成聚氨酯离聚物，加水搅拌实现相转移，蒸馏法回收丙酮，得水性聚氨酯乳液。

此法是目前最常用、最重要的方法，步骤复便且重现性好。

几乎所有的线型聚氨酯都可以用此法植入离子体，再分散于水相中成为水分散液。

其分散液粒径为0.03~0.5μm，粒度可变范围较广，可为不透明或半透明或乳白色热塑性聚氨酯乳液。

2、预聚体分散法此过程不需要大量溶剂，避免了回收溶剂的麻烦，同时也符合低VOC和无VOC未来环保要求的趋势。

此工艺过程的第一步也是先合成端-NCO基预聚体，再植入离子基，使成为离子性齐聚物，加水并强烈搅拌，此间，聚氨酯预聚体形成水分散液和端-NCO基与水进行的扩链反应同时发生。

加入二元胺作扩链剂可以减少-NCO与水反应的几率，最终生成聚氨酯-脲水分散液。

此法较丙酮法简单，无须溶剂回收工序，节能，但产品性能稍差于丙酮法。

通常是把预聚体在强烈搅拌下加入水中分散，如果-NCO活性较低或者使用高剪切力混合分散装置也可以反加料分散，即把水加入预聚体中。

此法制得乳液粒径为0.1~0.5μm，且可制得具有不同交联度的聚氨酯乳液。

3、熔融分散法将聚酯或聚醚二醇、叔胺和异氰酸酯在熔融状态下制备预聚体，用过量尿素终止使生成亲水性的双缩二脲离聚物，再将其在甲醛水溶液中分散，使发生羟甲基化反应，生成羟甲基双缩二脲聚氨酯齐聚物，用水稀释即可得聚氨酯双脲乳液。

实际上是在低pH值情况下，分散相之间的缩聚反应从而达到扩链和交联的目的。

此法反应较易控制，不需溶剂，同时也不要求高效混合装置，可制成粒径为0.03~10μm之间的分散胶粒，分散液稳定，适宜大规模工业化生产，能制备委员长中交联度的聚氨酯乳液。

此外，水性聚氨酯的制备方法还有酮亚胺法（Ketimine）、酮吖嗪法（Ketazine）。

聚氨酯乳液成分-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:聚氨酯乳液作为一种常见的水性涂料，具有广泛的应用领域和重要的经济价值。

它是由聚氨酯树脂、分散剂、稳定剂等多种成分组成的乳状液体。

聚氨酯乳液以其良好的附着力、高填充性、优异的耐热性和耐化学性而受到广泛关注。

在本文中，将以聚氨酯乳液的成分为主要研究内容，探讨其各个成分的作用及其在乳液性能中的重要性。

同时，我们还将对聚氨酯乳液成分的发展前景进行展望。

聚氨酯乳液的成分包括聚氨酯树脂、分散剂和稳定剂等。

聚氨酯树脂是乳液中最主要的成分，它是由异氰酸酯、多元醇和链延长剂等原料反应制得的。

它的分子结构中含有酯基和尿素基等官能团，使得聚氨酯乳液具有较高的机械强度和耐候性。

分散剂是用于分散聚氨酯树脂颗粒的物质，它能增强涂料的稳定性和涂层的附着力。

稳定剂则起到控制乳液的粘度和保护乳化液颗粒不聚集的作用。

聚氨酯乳液成分的重要性不可忽视。

聚氨酯树脂作为乳液的基础，直接影响乳液的性能。

分散剂和稳定剂则保证了乳液的分散稳定性和应用性能。

通过控制和优化这些成分的比例和性质，可以改善聚氨酯乳液的可应用性、附着力和抗老化性能。

在未来，随着技术的发展和需求的增加，聚氨酯乳液成分的研究将会更加深入。

人们对于乳液性能的要求越来越高，例如对于环保、耐候性和机械性能的要求。

因此，开发新型的聚氨酯树脂、分散剂和稳定剂成分，将成为未来的研究重点。

同时，新型材料的应用也将进一步推动聚氨酯乳液成分的发展。

这些研究将有助于提高聚氨酯乳液的性能，并推动其在各个领域的广泛应用。

1.2 文章结构文章结构部分的内容可以从以下几个方面进行展开：首先，说明本文的整体结构以及各个章节的主要内容。

例如，本文总共分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分概述了聚氨酯乳液成分的主题，并介绍了文章的结构和目的。

正文部分主要包括了聚氨酯乳液的定义和特点，以及它的主要成分。

结论部分总结了聚氨酯乳液成分的重要性和发展前景。

其次，对于每个章节的具体内容进行简要介绍。

影响水性聚氨酯乳液固含量的因素综述了高固含量水性聚氨酯乳液（WPU）合成的理论和实践，影响聚氨酯乳液固含量的因素，讨论了如何控制实验条件制备高固含量水性聚氨酯。

标签：因素；固含量；水性聚氨酯（WPU）高固含量水性聚氨酯乳液（WPU）可有效降低使用过程中的干燥时间，大大减少运输费用。

由德国Goldschmidt公司生产固含量可达55%的WPU，具有对电解质和冷冻稳定的特点，其创新点在于采用了磺酸基亲水基团——聚氧化烷撑（HO-R（SO3H）-OH）为合成原料，磺酸基亲水性较强，可显著提高乳液的稳定性。

制备高固含量的WPU主要存在乳液稳定性和黏度两大困难：1）稳定性。

乳液从制备到使用存在一个周期，这就要求其在这一周期内不发生影响其性能的变化，即要求乳液不发生沉淀和变质，因此，稳定性是衡量WPU品质的一项重要性能。

乳液固含量提高，反应中加入水的量减少，单位体积内的乳液粒子数目增多，最终导致乳液粒径增大，乳液粒子的双电层结构更容易被破坏，乳液稳定性降低。

因此，必须在保证乳液稳定性的前提下提高其固含量。

2）黏度。

黏度也是乳液性能的一个非常重要的指标，但高固含量与低黏度在WPU的制备中往往不可兼得，提高固含量的同时，可能会因为配方或工艺的要求，使乳液中乳胶粒子的粒径变小，而乳液粒径越小，聚氨酯分子的亲水性越强，其分子链将会以自由伸展的形态分散于水中，而不是以卷曲的乳胶粒结构。

在这种状态下，聚氨酯大分子之间容易发生互相缠绕、盘旋，增强了分子间的作用力，导致乳液黏度急剧上升。

因此，制备高固含量低黏度的WPU较为困难。

1 乳液浓度极限的数学模型王武生等[1]以球状物体堆积密度数学模型为基础，分析了高分子乳液的极限浓度，并从其中得到以下2个结论：（1）若球状物体大小均一，其无规紧密堆积密度极限是74%；（2）若球状物体大小不一，则其堆积密度极限可能高于74%，且堆积密度受球状物体大小分布的影响，分布越宽，堆积密度越大（见图1）。

HY102水性聚氨酯胶黏剂
◆产品特征：
本品为阴离子型水性聚氨酯乳液。

可用于水性丙烯酸乳液、丁苯乳液、VAE乳液的耐水性、柔软性改性。

本产品成膜强度高，手感佳，能显著提高耐水性，是一款性价比相当优异的胶黏剂。

◆技术参数
外观乳白半透明液体
固含量40%±2
粘度12~18 S 25℃涂4杯
PH值6~7
密度 1.1g/cm3
最低成膜温度5℃
热活化温度60—70℃
◆应用领域
可以单独用于地毯、人造草坪的背胶，以及纺织涂层及纺织品之间的复合。

典型应用：
▲纺织面料复合
▲人造草坪背胶
▲地毯背胶
▲PVC复合长纤
◆储存注意事项
本品应保存在通风干燥的库房内，防冻防晒，在0℃～40℃之间运输和储存，有效期为半年。

桶装乳胶开封后若未用完必需将开口密封好以避免乳胶因干燥结块。

本品按非危险品运输。

◆包装
50KG/桶
◆声明
以上参数均出自本公司实验室，由于各厂商作业过程中情况诸多不同，建议贵公司先试用或经技术部检测之后，确定本产品是否适用于您拟定的工艺及用途，未经有效沟通就使用本公司产品造成的损失恕本公司不承担责任。

水性聚氨酯的用途汇总一、轻纺（纺织方面）：水性聚氯酯能赋于织物柔软而丰满的手感和皮感调节聚氯酯高分子结构还可用于织物的防水、防油、防污、防起毛起球等整理改善纺织品的抗溶剂性、耐磨性、耐洗性、防皱、防缩、耐压烫1、织物表面涂层剂织物涂层是指在织物(基布,通常是中长纤维布,帆布,尼龙绸涤纶等)表面涂一层具有高附着力的高聚物,成膜后经后处理加工.得到不同要求的功能性涂层织物.水性聚氨酯无毒无环境污染.是推荐使用的高档织物涂层剂.具有很好的发展前景,广泛用于尼丝纺,真丝棉,帆布,涤棉等织物.经涂层整理后的织物具有防水透湿,表面柔软,富有弹性的功能.为了提高水性聚氨酯涂层的性能,可在制备过程加入封闭剂,使封闭剂与预聚体中的部分异氰酸酯基反应生成氨酯键而氨酯键在加热的条件下又裂解生成异氰酸酯(解封闭) 再与织物上的羟基反应生成聚氨酯.这样就增加了聚氨酯涂层与织物的结合力.2、羊毛织物防缩整理剂树脂整理是目前国外常用的羊毛防缩加工方法与氧化法相比基本上对羊毛没有损伤,处理比较均匀,操作易控制.3、抗静电整理剂大多数化纤织物摩擦后会产生负电荷,因而需采用抗静电剂进行整理.抗静电剂是一类重要的织物后整理助剂.阳离子表面活性剂对合成纤维来说,是效果较好的抗静电剂,但是在工业中应用的此类抗静电剂存在着耐洗牢度不够,染色织物容易变色,摩擦牢度低的缺点.而水性聚氨酯尤其是含离子型水性聚氨酯,是良好的织物整理剂不仅具有很好的抗静电效果,而且与织物黏附性好耐洗涤.4、抗起毛起球整理剂纯棉针织物经过煮漂,染色,整理等加工,其表面会产生许多绒毛,加之静电作用,穿着一段时间后织物表面会起毛起球,影响美观和舒适感.对织物进行树脂整理可以提高织物抗起毛起球性能并可以改善织物防皱,抗静电等性能.聚氨酯是一种无甲醛整理剂能在织物表面形成强韧的薄膜,且耐低温,耐脆化,耐摩擦,拉伸强度高,弹性好并有一定亲和性.织物处理后可改善纤维间的粘结力,减少纱线毛羽,减少静电,有利于抗起毛起球.5、其它功能性整理剂水性聚氨酯本身就是一种优良的无醛织物整理剂.有研究结果表明,若将对其进行改性,或与其它物质结合,然后对织物进行整理,将会获得意想不到的效果.二、印染方面：1、染色助剂2、涂料印花粘接剂3、柔软与防皱整理剂4、抗静电和亲水整理剂三、皮革加工方面：1、皮革涂饰剂：高档光亮剂、漆皮用光亮剂、防尘耐污型皮革涂饰剂、抗粘连性。

水性聚氨酯的主要用途水性聚氨酯（Waterborne Polyurethane，简称WPU）是一种以水作为离子液体的分散剂，将聚氨酯颗粒分散于水介质中的乳液。

它由两个主要组分组成，一是聚异氰酸酯（Polyisocyanate），二是聚醚或聚酯，这两种物质通过反应生成聚合物。

水性聚氨酯具有延展性好、光泽度高、耐光性好等优点，并且在适当的情况下也具有高强度和耐磨性。

它在各个领域有广泛的应用，以下是水性聚氨酯的主要用途：1. 涂料和油漆：水性聚氨酯在涂料和油漆行业中被广泛使用。

它可以用于室内和室外的木材、金属、塑料等基材的涂装，其具有良好的耐久性和抗磨损性。

它在汽车修复、家具制造、建筑装修等领域发挥着重要作用。

2. 胶水和粘合剂：水性聚氨酯可以用作胶水和粘合剂，用于粘接各种材料，如木材、纸张、皮革、橡胶、布料等。

这种胶水具有良好的粘接性能和强度，广泛用于家具制造、制鞋业、包装业等。

3. 印刷和涂层：水性聚氨酯可以用于印刷油墨和涂层材料。

它可以提供光滑均匀的涂层，并具有优异的耐磨性和耐化学品腐蚀性。

这些特性使得水性聚氨酯成为印刷、包装、纺织印染等行业的理想选择。

4. 皮革和纺织品：水性聚氨酯可用于制作人造革和涂层纺织品。

它可以提供良好的弹性和耐用性，使得人造革更接近天然皮革。

水性聚氨酯涂层还可以在纺织品上形成一层薄膜，提供较好的防水性和耐磨性。

5. 包装材料：水性聚氨酯可以用于食品和药品包装材料的涂层。

它具有良好的耐油脂和耐化学品腐蚀性，可以保护包装材料不受外界环境的影响，并延长产品的保持期限。

6. 粘土和泡沫：水性聚氨酯可以用于制作粘土和泡沫材料。

它可以增加粘土的强度和耐久性，并提供泡沫的柔软性和弹性。

这些材料广泛应用于艺术和手工制作。

7. 医疗器械：水性聚氨酯可以用于制作医疗器械和医用材料。

它可以提供柔软的表面和良好的生物相容性，适用于手术器械、医用胶带和伤口敷料等。

总结来说，水性聚氨酯作为一种环保、高性能的材料，在各个领域都有广泛应用。

收稿日期:2014-04-12;修订日期:2014-05-23作者简介:曾国屏(1963-),男,研究员,研究方向:有机硅功能材料开发及水性聚氨酯环保涂料应用。

基金项目:江西省科技支撑计划项目(编号:20121BBE50035);江西省科学院产学研合作资金项目(编号:2012⁃05);江西省科学院国家预研项目(编号:2013⁃YGY⁃1)。

第32卷　第3期2014年6月江 西 科 学JIANGXI　SCIENCEVol.32No.3Jun.2014 文章编号:1001-3679(2014)03-0301-04阳离子水性聚氨酯乳液合成与性能曾国屏1,张　军1,陈衍华1,邹怀华2,张　微2,刘书保3(1.江西省科学院应用化学研究所,330096,南昌;2.南昌大学材料科学与工程学院,330029,南昌;3.江西骏峰科技有限公司,330044,南昌)摘要:以聚醚(N⁃220)、甲苯二异氰酸酯(TDI )、N⁃甲基二乙醇胺(MDEA )为主要原料合成了阳离子水性聚氨酯乳液,采用红外光谱测试乳液胶膜,讨论了预聚物的R 比值、N -甲基二乙醇胺用量以及中和度等反应条件对产品性能的影响。

结果表明,当R 比值为2.9、N⁃甲基二乙醇胺用量为6.0%、中和度为85%~100%时,合成的阳离子水性聚氨酯具有较佳的稳定性,其涂膜具有较好的机械性能和耐水性。

关键词:水性聚氨酯;阳离子;合成;性能中图分类号:TQ63011 文献标识码:ASynthesis and Property of Cationic Waterborne Polyurethane EmulsionZENG Guoping 1,Zhang Jun 1,CHEN Yanhua 1,ZOU Huaihua 2,ZHANG Wei 2,LIU Shubao 3(1.Institute of Applied Chemistry,Jiangxi Academy of Sciences,330096,Nanchang,PRC;2.College of Materials Science and Engineering,Nanchang University,330029,Nanchang,PRC;3.Jiangxi Junfeng Science &Technology Co.Ltd.,330044,Nanchang,PRC)Abstract :With polyether (N⁃220),toluene diisocyanate (TDI),N⁃methyl diethanolamine (MDEA)bind as the main raw material synthesis of cationic waterborne polyurethane emulsion,emulsion film was tested by infrared spectroscopy,discussed the R ratio of prepolymer,dosage of N⁃methyl dietha⁃nolamine and neutralization degree,etc.The influence of reaction conditions on product performance.Results show that when the R ratio is 2.9,the dosage of N⁃methyl diethanolamine was 6.0%,neu⁃tralization degree was 85%~100%,the synthesis of cationic waterborne polyurethane has a betterstability,the coating has good mechanical properties and water resistance.Key words :waterborne polyurethane;cation;synthesis;performance0　引言水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系,具有无污染、安全可靠、机械性能优良、相容性好、易于改性等特点[1],而且兼具溶剂型聚氨酯的大部分优点,可广泛应用作涂料、胶粘剂、织物涂层与整理剂、皮革涂饰剂、纸张表面处理剂和纤维表面处理剂,是一类较有发展前景的功能材料[2]。