下载文档原格式
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。
聚胺脂漆polyurethane(PU系列）产品信息产品编号：2-01型号：规格：生产厂家：产品说明：组成：由压克力多元醇树脂ACRYLIC POLYOL RESIN、颜料、有机溶剂、特殊添加剂（主剂）和脂肪族聚异氰酸脂POL YISOCYANATE(硬化剂）构成之二液型不变黄聚胺脂漆。
型别：透明金油，各色聚胺脂漆、银粉系列、闪光系列、珠光及变色珠光。
特性：1、组成为双组份可自干或催干。
2、具有高光泽度与硬度，经久不失光、不变黄、丰满度良好。
3、对木制品、金属制品、塑料均有极优越之附着性。
4、耐化性极佳，不易受酸、碱、油脂、溶剂及盐类等腐蚀性物质影响。
5、即使在低温状态也能与硬化剂架桥，型成耐磨，高硬度，耐候性佳之高级涂膜。
用途：1、汽车、摩托车、家电产品及各种金属制品、塑料、木制品等，运动器具手工艺品乐器等到之高级涂料。
2、须耐化学药品、酸、碱、盐、石油产品等之槽车，油罐车及不能烘烤之大型物件。
施工方法：喷涂施工条件\施工方法手工喷涂混合比2:1 主剂：硬化剂稀释剂Pu专用溶剂喷涂粘度10~25S(涂4#杯）喷枪口径 1.0~1.3mm喷涂压力3~4KG/CM2喷涂距离20~25CM常温干燥表面指触类旁通30min以内坚结干燥6hr以上。
干燥24hr以上。
测试7天以上。
强制干燥60°C~80°C 30分可使用时间混合后25°C 4~6hr施工注意事项：1、主剂与硬化剂必须按规定比例均匀调合，静置20分钟后，以三道喷涂效果最佳2、被涂面之水份、油脂、灰尘等附着污物必须清除干净。
3、硬化剂因很容易与空气中水份反应产生气泡与胶化，必须将桶盖盖紧，以防与空气中的水份接触。
4、因有可用时间之限制，主剂与硬化剂混合后，必须在中用时间内用毕5、涂厚度超过50cm时，极易产生所泡，施工时应做有效管制。
6、涂装器具用完后，应即洗净以免发生硬化胶固。
羟基丙烯酸乳液在水性双组分聚氨酯涂料中的应用(1. 桂林工学院材料与化学工程系 , 有色金属材料及其加工新技术教育部重点实验室 , 541004;2. 西北师范大学化学化工学院 , 兰州 730070)摘要 : 用羟基丙烯酸乳液作为羟基组分与亲水改性多异氰酸酯配漆 , 制备水性双组分聚氨酯涂料。
研究了丙烯酸乳液中乳化剂用量、羟值、酸值、 n ( - NCO) ∶ n ( - OH) 对漆膜性能的影响 , 得到了最佳的应用配方 : 乳化剂用量在 1% 以下 , 羟值为100 mgKOH /g, 酸值在 15 mgKOH /g 以下 , n ( - NCO) ∶ n ( - OH) = 1 .5 ∶ 1 。
用红外光谱仪 ( FT - IR) 表征固化前后膜的结构 , 表明大部分乳液聚合物已经与多异氰酸酯反应 , 但还有部分异氰酸酯没有反应。
关键词 : 水性聚氨酯涂料 ; 双组分涂料 ; 羟基丙烯酸乳液0 引言水性聚氨酯涂料具有无毒、无味、对人体和环境无害的优点 , 正在逐步取代传统的溶型涂料。
双组分水性聚氨酯 (2KWBPU) 涂料性能可与溶剂型聚氨酯涂料相媲美 , 具有优良的耐磨性、硬度、柔韧性、耐化学品和耐溶剂性等 , 最重要的是大大减少了挥发性有机化合物和有毒空气污染物 , 可以满足最严格的环境法规 , 引起了全世界的关注 [ 1 -4 ] 。
Denise [5 ] 和 Sharon, 等 [6 ] 分别研究了粒径分布和添加剂等对 2KWBPU 涂料性能的影响 ;David [7 ] 优化了与叔异氰酸酯交联的丙烯酸多元醇 ;Nabuurs [8 ] 研究了 2KWBPU 涂料中丙烯酸分散体的酸单体和酸值 , 制得了无缺陷的涂层。
最近 ,Wicks, 等 [ 9 ] 综述了双组分水性聚氨酯体系 , 表明 2KWBPU 涂料可以用作汽车涂料、木器涂料、维护涂料和塑料涂料。
Michael, 等 [ 10 ] 制备了 2K WBPU 木器涂料 ; Sharon , 等 [ 11 ] 使用统计方法开发了羟基丙烯酸多元醇组成的 2KWB 2 PU 涂料 , 用于家庭橱柜和办公家具 ; 文献 [ 12 - 13 ] 研究了 2KWBPU 涂料在汽车漆、汽车修补漆方面的应用。
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、MDI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6：1：1.43..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TDI、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—3h;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—3h;测游离TDI在0.3%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pH值至8.5;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=3：1.1;NCO：OH=6：1;理论NCO含量=15.9%;采用分阶段聚合反应、中和法..工艺步骤:多元醇-羧酸溶液的制备;按配方将新戊二醇、偏苯三甲酸酐、DMPA、二甲苯、甲苯加入反应釜;升温至80℃溶解均匀;再升温至148 ℃回流脱水至透明无水后;降温至40 ℃出料备用..HDI预聚体制备:按配方将己二异氰酸酯、二甲苯加入反应釜;通入氮气;升温至65 ℃;加入10%磷酸甲苯液搅匀;将去离子水加入滴加釜开始滴加;反应自放热;控制自升温在80 ℃以下;完成滴加后;升温至90 ℃反应1h、120 ℃2h、130 ℃1h;降温至70 ℃;再将多元醇-羧酸液进入滴加釜开始滴加;滴完后在70 ℃反应2—3h、80 ℃1h;测游离HDI＜0.2%;抽真空脱出有机溶剂;加入亲水溶剂;调节固含量50%;降温至50 ℃加入50%三乙胺水溶液;调pH值8.4;升温到60℃反应至透明;降温到40 ℃过滤出料..３、改性TDI三聚体交联剂产品配方:NCO：OH物质的量比为6：1;采用三聚催化反应、终止反应、残基封闭法及分阶段反应..工艺步骤:多元醇-羧酸液的制备;按配方将三羟甲基丙烷、新戊二醇、偏苯三甲酸酐、DM-PA、醋酸丁酯、二甲苯加入反应釜搅拌;升温至80 ℃溶解均匀;再将其升温至148 ℃回流脱水至透明;降温到40 ℃过滤出料备用.. 三聚体制备:按配方将二甲苯、甲苯加入反应釜搅拌、升温至148 ℃回流脱完水后;降温至120 ℃;加入10%磷酸锂液搅匀;通氮气;将TDI加入单体滴加釜开始滴加;3h滴加完后;保温120 ℃反应2h、130 ℃1h;降温至65 ℃;将多元醇-羧酸液进入滴加釜开始滴加;反应自放热;控温在75 ℃以下;滴完;80 ℃保温2h;取样测游离TDI＜0.9%;加入10%磷酸甲苯液升温至85 ℃反应2h或降至25℃静置7d;检测游离TDI＜0.2%;加入10%硫酸二甲酯液、10%二甲基吡唑液升温至90℃反应15min;抽真空脱出有机溶剂;加入亲水溶剂调节固含量至50%;降温至50 ℃加入50%三乙胺水溶液、N-甲苯二乙醇胺调节pH值为8.4;升温到60 ℃反应至透明;降温至40 ℃出料..４、TDI/TMP加成、改性物交联剂产品配方:NCO：OH物质的量比为3：1;采用三聚催化反应、终止反应、残基封闭法..工艺步骤:多元醇-羧酸溶液的制备;按配方将TMP、新戊二醇、苯偏三甲酸酐、DMPA、醋酸丁酯加入反应釜搅拌升温至80 ℃溶解均匀;升温到140 ℃回流脱水至透明;降温至40 ℃;过滤出料备用.. 加成物制备:按配方将醋酸丁酯、甲苯进入反应釜搅拌升温至140 ℃回流脱水后;降温到60 ℃加入TDI;通入氮气;将多元醇-羧酸溶液加入滴加釜开始滴加;反应自放热;滴加要缓慢;控温在70 ℃以下滴完;加入10%磷酸甲苯液;70 ℃反应4—5h..检测NCO含量达13.1%;游离TDI在12.5%;加入10%三正丁基膦液搅匀;升温至85 ℃反应2—3h或降温至25 ℃;静置7d;取样检测游离TDI＜0.2%;加入10%苯甲酰氯液、10%二甲基吡唑液升温至90 ℃;反应15min;抽真空减压;脱出有机溶剂;加入亲水溶剂;调节固含量50%;降温至50 ℃加入50%三乙胺水溶液、N-甲苯二乙醇胺调节pH值为8.5;升温到60℃反应至透明;降温至40℃过滤出料..５、ＸＤＩ／TMP加成改性物;NCO交联剂产品配方:NCO:OH物质的量比=9:1;采用三聚催化、终止、残基封闭法..工艺步骤:参照第四的工艺步骤进行..6、改性TDI醇解油;NCO交联剂产品配方:油度86.4%;K值=0.93;醇超量R=1.17;NCO:1OH物质的量比=3含蓖麻油中羟基;采用三聚催化、终止、残基封闭法..工艺步骤:按配方将TDI、蓖麻油、新戊二醇加入反应釜;升温至120℃加入环烷酸钙;搅拌、升温至240℃;醇解反应2—3h;取样测试其透明度;合格后降温至180℃;加入苯偏三甲酸酐、DMPA反应40min;降温至120℃加入甲苯稀释;升温到134℃回流脱水;水脱尽后;降温至60℃;开始滴加TDI;2h滴完;加入10%磷酸甲苯液搅匀;升温至70℃反应3—4h;测试NCO 含量在12%、游离TDI在9.5%;加入10%烷基膦液搅匀;升温至80℃反应2—3h或降温至25℃静放7d;测试游离TDI＜0.3%;加入10%苯甲酰氯液、10%二甲基吡唑液搅匀升温至90℃反应15min;抽真空减压脱出全部甲苯;加入亲水溶剂;调整固体含量为50%;降温至50℃加入三乙胺、N-甲苯二乙醇胺;调整pH值为8.5;升温至60℃反应到透明;降温至40℃过滤;出料..7、水性聚酯聚氨酯产品配方甲组分:OH∶NCO物质的量比=1.5:1;K值=1.02;醇超量R=1.18..工艺步骤:按配方将新戊二醇、己二酸、苯偏三甲酸酐、DMPA加入反应釜;通入CO2气;升温至120℃;加入钛酸四异丙基酯;搅拌升温至180 ℃;反应2h后;每隔30min取样测试其酸值;直至达到79mgKOH/g;羟值达到79.5;降温至130℃加入二甲苯;升温至150℃回流脱水;脱尽后;抽真空回收二甲苯;降温至80 ℃加入丙酮进行稀释;保温在60℃;1.5h滴加TDI;滴完加入10%磷酸甲苯液搅匀;升温至70℃反应4—5h;测试游离TDI＜0.2%;加入50%苯酚甲苯液升温至80℃反应15min;再升温至90℃;蒸馏出1/2投料量的丙酮;70℃保温备用..在另一个装有快速搅拌的反应釜中;加入N-甲苯二乙醇胺、三乙胺、乙二胺、去离子水开动快速搅拌;将上述保温在70℃的物料;缓慢加入反应釜;在60℃进行中和反应透明后;升温至70℃;抽真空减压;蒸馏出余下的全部丙酮;降温至40℃;过滤;出料..8、水性豆油酸聚酯聚氨酯产品配方甲组分:OH∶NCO物质的量比=1:1.5;树脂K值=1.019;醇超量R=1.3、r=1.5;油度56%..工艺步骤:按配方将豆油脂肪酸、蓖麻油脂肪酸、季戊四醇、新戊二醇加入反应釜;通入CO2气;升温至120℃加入二月桂酸二丁基锡进行搅拌;升温至220℃;反应3h;降温至180℃加入间苯二甲酸、苯偏三甲酸酐、DMPA在180℃下反应2h后;每隔30min取样测试其酸值;直至达到75mgKOH/g;羟值为80;降温至120 ℃加入甲苯;升温至132℃回流脱水;脱尽后;降温至65℃加入10%苯酚甲苯液搅匀;将TDI加入单体滴加釜;开始滴加;1.5h滴完后;升温至70℃反应4h;80℃lh;测试游离TDI在0.2%;加入50%苯酚甲苯液搅匀;升温至90℃反应15min;进行真空减压脱出2/3的甲苯;加入异丁醇降温至50℃;加入三乙胺、二甲苯乙醇胺及1/3的去离子水;调整pH值为8.6;升温到60℃反应至透明;抽真空脱出全部甲苯;加入余下的去离子水;调整固含量50%;过滤;出料..9、水性菜油醇酸聚氨酯产品配方甲组分:OH∶NCO物质的量比=1:1.5;树脂K值=1.01;醇超量R=1.314;r=1.499;油度=55.2%;理论NCO含量=228%..工艺步骤:按配方将菜籽色拉油、蓖麻油脂肪酸、TMP、新戊二醇加入反应釜;通入CO2气;升温至120℃加入环烷酸锂搅拌;升温至230℃反应2～3h;测试醇解透明合格后;降温至180℃;加入苯二甲酸酐、苯偏三甲酸酐、DMPA;在180℃反应2h后;每隔30min;测试一次酸值;直至达到70mgKOH/g为止;然后降温至110℃加入甲苯;升温至132℃脱水;将水脱尽后;降温至65℃加入10%磷酸甲苯液搅匀;将TDI加入单体滴加釜;开始滴加;滴完后升温至70℃反应4—5h;80℃1h;测试游离TDI达到0.2%;加入50%苯酚甲苯液;升温至90℃反应15min;抽真空脱出1/3的甲苯;加入异丙醇;降温至50℃加入N-二甲基乙醇胺、三乙胺;及1/2的去离子水;调整pH值为8.6;升温到60℃反应至透明;抽真空脱出全部甲苯;加入余下的去离子水;调节固含量50%;过滤;出料..10、水性蓖麻油醇酸聚氨酯产品配方甲组分:OH∶NCO物质的量比=1：1.5;树脂K值=0197;醇超量R=1.23;r=1.36;油度=5514%;理论NCO含量=2.3%..工艺步骤:按配方将蓖麻油、甘油95%、新戊二醇加入反应釜;通入CO2气;升温至120℃加入一氧化铅搅拌;升温至230℃;反应2-3h;测试其醇解透明合格后;降温至180℃加入苯二甲酸酐、苯偏三甲酸酐、DMPA、松香二元醇;在180℃反应2h后;每隔30min测试酸值;直至达到80mgKOH/g为止;然后降温至110℃加入甲苯;升温到128回流脱水;脱尽后;加入10%磷酸甲苯液降温至65℃;用1.5h滴完TDI;升温至70℃反应4h;80℃1h;测试其游离TDI 达到0.2%;加入50%苯酚甲苯液;升温至95反应15min;抽真空脱出1/2量的甲苯;加入异丙醇;降温至50加入一乙醇胺、三乙胺及1/2量的去离子水;调整pH值为8.6;升温到60℃反应至透明;抽真空脱出全部甲苯;加入余下的去离子水;过滤;出料..。
文件编号】JC500-92【颁布单位】国家建筑材料工业局批准并发布【颁布时间】【执行日期】聚氨酯防水涂料1主题内容与适用范用本标准规定了双组份型聚氨酯防水涂料的产品标记、技术要求、试验方法、检验规则和包装、标志、贮存与运输。
本标准适用于钢筋混凝土建筑防水工程的双组份型聚氨酯防水涂料。
2 引用标准GB625 硫酸试剂GB629 氢氧化钠试剂GB3186 涂料产品的取样3 产品分类3.1 质量等级产品按技术要求分为一等品（Ｂ）、合格品（Ｃ）二个等级3.2 标记方法产品按下列顺序标记：名称、氨酯预聚体与固化剂的重量比、等级、本标准号。
3.3 标记示例甲组份（聚氨酯预聚体）与乙组份（固化剂）的重比为1∶1.5的双组份型聚氨酯防水涂料合格品标记为：双组份型聚氨酯防水涂料 1－1.5C JC5004 技术要求双组份型聚氨酯防水料性能应满足表１要求。
表１等级序号试验项目一等品合格品指标要求无处理大于 2.45 1.65１拉伸强度加热处理无处理值的80％￣150％不小于无处理值的80％MPa 紫外线处理无处理值的80％￣150％不小于无处理值的80％碱处理无处理值的60％￣150％不小于无处理值的60％酸处理无处理值的80％￣150％不小于无处理值的80％无处理大于 450 350２断裂时的加热处理 300 200 延伸率％紫外线处理 300 200大于碱处理 300 200酸处理 300 200３加热伸缩伸长 1率％ 4 6小于缩短４拉伸时的加热老化无裂缝及变形老化紫外线老化无裂缝及变形无处理大于－35无裂纹－30无裂纹５低温柔性加热处理－30无裂纹－25无裂纹℃ 紫外线处理－30无裂纹－25无裂纹碱处理－30无裂纹－25无裂纹酸处理－30无裂纹－25无裂纹６不透水性不渗漏0.3MPa30min７固体含量％≥94８适用时间min ≥20 粘度不大于103MPa8.8９涂膜表干时间h ≤1 不粘手10 涂膜实干时间h ≤12 无粘老5 试验方法试验方法见附录Ａ。
聚氨酯防水涂料施工方案1.总则1.1工程概况：本工程屋面防水及卫生间防水采用了 1.5mm厚双组份聚氨酯防水涂料，应用数量约9000m2，占防水总量的29.7%。
1.2适用范围：本工艺标准适用于工业与民用建筑物、构筑物防水等级为Ⅰ—Ⅸ，采用聚氨酯防水涂料的防水工程。
1.3编制依据的标准及规范：1.3.1 《建筑工程施工质量验收统一标准》 GB 50300—20011.3.2 《屋面工程质量验收规范》GB 5027—20022.施工准备2.1技术准备：2.1.1施工前，施工技术人员进行图纸会审，掌握施工图中的各种细部构造及有关设计要求，并根据实际情况制定施工技术方案。
2.1.2施工时，应建立各道工序的自检并有完整的检查记录，每道工序完成后，应经监理单位检查验收，合格后方可进行下道工序的施工。
2.1.3施工应由专业的施工队伍进行施工，作业人员应持有建设行政主管部门颁发的上岗证。
2.2材料准备：（1）聚氨酯防水涂料甲级份：异氰酸基含量以3.5±0.2为宜。
乙组份：羟基含量以0.7±0.1%为宜。
甲乙组严格按产品说明的比例配合，经充分搅拌，现场配制成聚氨酯防水涂料，其技术性能应符合以下要求。
固体含量：≥94%抗拉强度：≥1.65MPa断裂延伸率：≥350%柔性：-30°C弯折无裂纹耐热度：85°C加垫5h，涂膜无流淌、起泡和滑动不透水性：压力≥0.3MPa，保持时间≥30min不渗透（2）辅助材料应备有二甲苯、醋酸乙酯、二月桂酸丁基锡、磷酸；砂粒和胎体增强材料等。
（3）要求所采用的防水材料应有产品合格证书和性能检测报告，材料的品种、规格、性能等技术指标应符合现行国家产品标准和实际要求。
防水材料进场后，必须对材料进行抽样复试。
2.3施工工具：刮板、圆滚刷、腻子刀、钢丝刷、油漆刷、、油漆桶、台秤、手提式电动搅拌器、剪刀、拌料桶、扫帚。
2.4施工作业条件：2.4.1找平层使用水泥砂浆应抹平压光，坚实平整，不起砂，无裂缝、无松动掉灰，含水率小于9%。
