中国水性聚氨酯发展现状

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,

第２８卷　第４期　２０１１年８月　皮　革　与　化　工　

ＬＥＡＴＨＥＲ　ＡＮＤ　ＣＨＥＭＩＣＡＬＳ　Ｖｏ１．２８　ＮＯ．４　Ａ岖．２０ｉ１　

考ｌ　彳颦０骘　

水性聚氨酯皮革涂饰剂的　

发展现状及前景　

王全杰　，牟宗波　，赵凤艳　

（１．陕西科技大学化学与化工学院，陕西西安７１００２１；　

２。烟台大学化学生物理工学院，山东烟台２６４００５）　

摘要：本文介绍了水性聚氨酯皮革涂饰剂的发展概况及研究现状，综述了水性聚氨酯的各种改性材料及各自　的性能特点，重点阐述了丙烯酸酯、环氧树脂、有机硅、胶原蛋白和纳米材料对其的改性，并指出水性聚氨酯　

皮革涂饰剂的发展方向。　关键词：水性聚氨酯；皮革涂饰剂；改性　中图分类号：ＴＳ５２９．５　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—０９３９（２０１１）Ｏ４—００１６一ｏ５　

Ａｃｔｕａｌｉｔｙ　ａｎｄ　Ｐｒｏｓｐｅｃｔ　ｏｆ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｉｎ　Ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ　

Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ　ｆｏｒ　Ｌｅａｔｈｅｒ　Ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ　

ＷＡＮＧ　Ｑｕａｎ－ｊｉｅ　，ＭＯＵ　Ｚｏｎｇ—ｈｏ　，ＺＨＡＯ　Ｆｅｎｇ－ｙａｎ　

（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａａｎｘｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　

Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ　ａｎ　７１００２ｌ，Ｃｈｉｎａ；　

２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｙａｎｔａｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｔａｉ　２６４００５，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ　ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ　ａｓ　ｌｅａｔｈｅｒ　ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ　ａｇｅｎｔ　

ｗｅｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．Ａｎｄ　ａｌｌ　ｔｈｅ　ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｏｆ　ｗａｔｅｒｂｏｒｎｅ　ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ　

环球聚氨酯网聚氨酯

软泡

PUTechnologyPU技术

聚焦功能性水性聚氨酯涂料的应用与发展

文/肖艳

为了满足人们在生产和生活方面对具有新型功能的水性涂料的需求，近年来，绿色环保政策的推

进以及人们环保观念的提高，使得水性聚氨酯涂料研究已成为行业热议话题，许多行业人士对此进行

了深入研究。

功能性水性聚氨酯涂料由于以水为分散介质并加入了各种功能性添加剂其成膜机理比溶剂型涂

料更加复杂，需要进一步的加强研究，以便为产品的生产提供理论支持。人们通过对水性聚氨酯改性

或添加助剂开发出了许多具有特殊物理和化学性质的水性聚氨酯涂料，提高了水性聚氨酯涂料的功能

性，扩大了水性聚氨酯涂料的应用范围。水性聚氨酯涂料将成为未来涂料产业发展趋势，而水性聚氨

酯涂料也将为聚醚应用PU水性涂料将为聚醚应用带来新需求。目前，世界各国都在加强对功能性水性

聚氨酯涂料的研发，相信经过不断的努力，会有越来越多的功能各异、性能优良的水性聚氨酯涂料应

用在人们的生活中。

42环球聚氨酯网3《聚氨酯》3年6月聚氨酯

软泡

PUTechnologyPU技术PU技术PUTechnology

聚焦功能性水性聚氨酯涂料的应用与发展

文/肖艳

为了满足人们在生产和生活方面对具有新型功能的水性涂料的需求，近年来，绿色环保政策的推

进以及人们环保观念的提高，使得水性聚氨酯涂料研究已成为行业热议话题，许多行业人士对此进行

了深入研究。

功能性水性聚氨酯涂料由于以水为分散介质并加入了各种功能性添加剂其成膜机理比溶剂型涂

料更加复杂，需要进一步的加强研究，以便为产品的生产提供理论支持。人们通过对水性聚氨酯改性

或添加助剂开发出了许多具有特殊物理和化学性质的水性聚氨酯涂料，提高了水性聚氨酯涂料的功能

性，扩大了水性聚氨酯涂料的应用范围。水性聚氨酯涂料将成为未来涂料产业发展趋势，而水性聚氨

酯涂料也将为聚醚应用PU水性涂料将为聚醚应用带来新需求。目前，世界各国都在加强对功能性水性

- 1 - 水性聚氨酯合成、改性及应用前景

摘要：随着水性聚氨酯合成与改性工艺的不断进步，水性聚氨酯的应用也得到了极大地提升，反过来由于水性聚氨酯涂料的优异性能以及其极好的应用前景近些年来有关于水性聚氨酯的合成与改性研究也是如火如荼。本文主要介绍了水性聚氨酯涂料的合成方法，综述了水性聚氨酯的改性方法，包括丙烯酸酯改性、环氧树脂改性、有机硅改性、纳米材料改性和复合改性，并对水性聚氨酯涂料的发展进行了展望。

关键字：水性聚氨酯；合成；改性；丙烯酸酯；有机硅。

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，也称水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。水性聚氨酯以水为溶剂，无污染、安全可靠、机械性能优良、相容性好、易于改性等优点。水性聚氨酯可广泛应用于涂料、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。

水性聚氨酯虽然具有很多优良的性能，但是仍然有许多不足之处。如耐水性差、耐溶剂性不良、硬度低、表面光泽差等缺点，由于水性聚氨酯的这些缺点，我们需要对其进行改性，目前常见的改性方法有丙烯酸酯改性、环氧树脂改性、有机硅改性、纳米材料改性和复合改性等，本文将对水性聚氨酯的合成与改性进行阐述。

一、水性聚氨酯的合成

水性聚氨酯的制备可采用外乳化法和自乳化法。目前水性聚氨酯的制备和研究主要以自乳化法为主。自乳化型水性聚氨酯的常规合成工艺包括溶剂法(丙酮法)、预聚体法、熔融分散法、酮亚胺等。丙酮法是先制得含端基的高粘度预聚体，加入丙酮、丁酮或四氢呋喃等低沸点、与水互溶、易于回收的溶剂，以降低粘度，增加分散性，同时充当油性基和水性基的媒介。反应过程可根据情况来确定加入溶剂的量，然后用亲水单体进行扩链，在高速搅拌下加入水中，通过强力剪切作用使之分散于水中，乳化后减压蒸馏回收溶剂，即可制得PU 水分散体系。