聚氨酯水性分散体及其制备方法

<申请号>02149783

<公告号>1425726

<申请日>2002年12月30日

<公告日>2003年06月25日

<发明名称>聚氨酯水性分散体及其制备方法

<分类号>C09D175/04

<国别省市代码>81

<申请人>华南理工大学

<通讯地址>（510640）广东省广州市天河区五山路381号

<发明人>瞿金清沈慧芳陈焕钦

<代理人>何燕玲张培祥

<代理机构代码> 广东省高等学校专利事务所（44102）

<代理机构地址>广东省广州市农林下路72号（510080）

<法律状态>公开/公告

<权项数>007

<文摘>

本发明涉及涂料领域，具体是聚氨酯水性分散体及其制备方法，其制备方法包括（１）在反应釜中将多元醇在温度为90-120℃、真空度为0.05-0.01ＭＰａ下真空脱水1.0－2.0ｈ，然后降温备用；（２）加入多元醇与二异氰酸酯单体，升温至60-100℃，保温1.0-2.0小时，加入小分子二元醇扩链剂，在60-80℃反应至NCO基团含量达到规定值，加入亲水扩链剂，在50-70℃反应至NCO基含量不变时为止，得到含端NCO基团的聚氨酯预聚物；（３）将上述聚氨酯预聚物降温至30-60℃左右，加入中和剂搅拌中和5-30分钟后，将中和产物移入到乳化釜中，将去离子水加入到乳化釜中高速乳化，同时加入胺类扩链剂进行扩链，同时添加NCO基团捕获剂和消泡剂进行稳定化处理，然后在温度为50－60℃和真空度（绝压）为0.02－0.1ＭＰａ的条件下脱除丙酮；该分散体具有优异的成膜性、耐低温性、耐水性、耐化学平性等。

<权利要求>

一种聚氨酯水性分散体的制备方法，其特征在于其原料组成如下：

——多元醇，数均相对分子质量为300-10000，羟值为30-200ｍｇKOH／ｇ，占总固体质量

的20～60％；

——二异氰酸酯单体，占总固体质量的20～60％；

——扩链剂，用量为总固体质量的2-15％

——交联剂，用量为总固体质量的1-5%。

——NCO基团捕获剂，用量为总固体质量的0.5-2.0%；

——中和剂，用量为总固体质量的1-10%；

——消泡剂，用量为总固体质量的0.01-0.5%；

本发明聚氨酯水性分散体的制备方法，包括以下步骤：

（1）在反应釜中将多元醇在温度为90-120℃、真空度为0.05-0.1Mpa下真空脱水1.0-2.0h，然后降温备用：

（2）加入多元醇与二异氰酸酯单体，升温至60-100℃，保温1.0-2.0小时，加入小分子二元醇扩链剂，在60-80℃反应至NVO基团含量达到规定值，加入亲水扩链剂，在50-70℃反应至NCO 基含量不变时为止，得到含端NCO基团的聚氨酯预聚物；

（3）将上述聚氨酯预聚物降温至30-60℃左右，加入中和剂搅拌中和5-30分钟后，将中和产物移入到乳化釜中，将去离子水加入到乳化釜中高速乳化，同时加入胺类扩链剂进行扩链，同时添加NCO基团捕获剂和消泡剂进行稳定化处理，然后在温度为50-60℃和真空度（绝压）为0.02-0.1Mpa的条件下脱除内酮。

2、根据权利要求1所述的聚氨酯水性分散体的制备方法，其特征在于所述多元醇是聚酯多元醇、聚醚多元醇、芝麻油及其衍生物、聚酯-聚醚多元醇、聚碳酸酯多醇、聚四氢呋喃多元醇、聚氨酯多元醇、聚丙烯酸酯多元醇、聚烯烃多元醇（聚丁二烯多元醇）、聚已内酯（PCL）多元醇其中一种或一种以上的混合物。

3、根据权利要求1或2所述的聚氨酯水性分散体的制备方法，其特征在于所述二异味氰酸酯是甲苯二异氰酸酯（TDI）、二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、已二异氰酸酯（HDI）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）和六环已基二异氰酸酯（H6MDI）、苯二亚甲基二异氰酸酯其中一种或一种以上的混合物。

4、根据权利要求1或2或3所述的聚氨酯水性分散体的制备方法，其特征在于所述扩链剂是小分子二醇扩链剂和/或亲水扩链剂，小分子二醇扩链剂是乙二醇、丙二醇、1,4丁二醇，1,6已二醇，1,4环已二醇、二乙二醇、二甘醇等一种或一种以上的混合物；亲水扩链剂是二羟甲基乙酸、二羟甲基丙酸（DMPA）、二羟甲基丁酸（DMBA），二羟甲基酸和磺酸盐一种或一种以上混合物。

5、根据权利要求1或2或3或4所述的聚氨酯水性分散性的制备方法，其特征在于所述交联剂是三羟甲基丙烷（TMP）、三羟甲基乙烷、环氧树脂或聚丙烯酸酯多元醇。

6、根据权利要求1或2或3或4所述的聚氨酯水性分散体的制备方法，其特征在于所述NCO 基团捕获剂是氨水、肼、乙二胺、或异佛耳酮二胺。

7、权利要求1所述的方法制备的聚氨酯水性分散性。

聚氨酯水性分散体及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料领域，特别涉及聚氨酯水性分散体。

本发明还涉及所述聚氨酯水性分散体的制备方法。

技术前景

聚氨酯水分散体涂料的主要成分，现有的聚氨酯水分散体耐化学性和耐溶剂性不良，硬度较低、表面光泽度不高，而且聚氨酯水性分散体的自增稠性差、固含量低、乳胶膜的耐水性差等，限制了其广泛应用。常用的改性方法有聚硅氧烷改性和丙烯酸酯改性等，如美国专利USP6063861（2000年）、USP6239209（2001年）和USP6197874（2001年）等描述的。聚硅氧烷改性需要硅氧烷分子结构上具有活性的氨基或羟基，引入到水性聚氨酯结构上比较困难，改性水性聚氨酯成膜后硅氧烷会聚集在涂膜表面，除低涂膜间的层间附着力。丙烯酯改性水性聚氨酯成膜后硅氧烷会聚集在涂膜表面，降低涂膜间的层间附着力。丙烯酸改性水性聚氨酯使改性树脂的低温成膜性能降低，涂膜外观不佳，合成工艺复杂，产品质量不稳定。交联改性可以提高聚氨酯水分散体涂料的机械性能和耐化学品性能。首先，选用多官能度的合成原材料如多元醇、多元胺扩链剂和多异氰酸酯交联剂等合成具有微交联结构的水性聚氨酯分散体，存在合成工艺不稳定、乳液产品的贮存稳定性差等缺点。其次，添加内交联剂，如碳化二亚胺、甲亚胺和氮杂环丙烷类化合物，在碱性条件下相当稳定，在聚氨酯乳液中能稳定存在，涂膜在干燥过程中由于水及中和剂的挥发，使得胶膜中的pH值下降，交联反应得以进行，存在成本高，毒性大、贮存条件苛刻等不足。另外还有外添加交联剂交联、热活化交联、紫外光交联和自氧化交联等。添加外交联剂存在活化期智囊等缺点，其他交联改性如热活化交联、紫外光交联需要干燥设备等。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种聚氨酯水性分散体，采用后添加具有交联结构的扩链剂制备自交联改性的聚氨酯水性分散体，该分散体具有优异的成膜性、耐低温性、耐水性、耐化学平性、耐干/湿擦性、附着力好、硬度可调、应用广泛。

本发明制备聚氨酯水性分散体的原料组成如下：

——多元醇，数均相对分子质量为300-10000，羟值为30-200KOH/g，占总固体质量的20-60%。

——二异氰酸酯单体，占总固体质量的20-60%；

——扩链剂，用量为总固体质量的2-15%；

——交联剂，用量为总固体质量的1-5%；

——NCO基团捕获剂，用量为总固体质量的0.5-2.0%；

——中和剂，用量为总固体质量的1-10%；

——消泡剂，用量为总固体质量的0.01-0.5%；

上述的多元醇，可以是聚酯多元醇，如山东东大公司的CMA-1044、CMA-1042，赫斯公司的T-1136；可以是聚醚多元醇，如N210，N220，N330，Diol1000，Diol2000，也可是芝麻油及其衍生物；可以是聚酯-聚醚多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚四氢呋喃多元醇、聚氨酯多元醇、聚丙烯酸酯多元醇、聚烯烃多元醇（聚丁二烯多元醇）、聚已内酯（PCL）多元醇一种或一种以上的混合物。

上述的二异氰酸酯，可以是甲苯二异氰酸酯（TDI）、二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、已二异氰酸酸（HDI）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）和六环已基二异氰酸酯（H6MDI）、苯二亚甲基二异氰酸酯一种或一种以上的混合物。

所述扩链剂是小分子二醇扩链剂和/或亲水扩链剂。

上述的小分子二醇扩链剂，可以是乙二醇、丙二醇、1,4丁二醇，1,6已二醇，1,4环已二醇、二乙二醇、二甘醇等一种或一种以上的混合物。

上述的亲水扩链剂为二羟基烷基酸，可以是二羟甲基乙酸、二羟甲基丙酸（DMPA）、二羟甲基丁酸（DMBA），二羟甲基酸和磺酸盐一种或一种以上混合物。

上述的交联剂可以是三羟甲基丙烷（TMP）、三羟甲基乙烷、环氧树脂（包括E-20、E-12、E-44、E-51）或聚丙烯酸酯多元醇。

上述NCO基团捕获剂，为单功能度或多官能度极易与NCO基反应的物质，可以是氨水、肼、乙二胺、异佛耳酮二胺等。

上述消泡剂可以是BYK公司的BYK-019、BYK-034等、迪高公司的TEGO800、TEGO805、TEGO810和TEGO825等及其他公司类似的产品。

本发明聚氨酯水性分散体的制备方法，包括以下步骤：

（1）原材料的准备与处理：在反应釜中将多元醇在温度为90-120℃、真空度为0.05-0.1Mpa 下真空脱水1.0-2.0h，然后降温备用；

（2）聚氨酯预聚体的制备：在装有搅拌浆、温度计和冷凝器的反应釜中，加入多元醇与二异

氰酸酯单体，升温至60-100℃，保温1.0-2.0小时，NCO基团含量当达到规定值时（9-20%），加入小分子二元醇扩链剂，在60-80℃反应至NCO基团含量达到规定值（5-15%），加入亲水扩链剂，在50-70℃反应至NCO基含量不变时为止。采用后添加交联剂引入交联结构，在反应过程中用丙酮调节反应物粘度，得到含端NCO基团的聚氨酯预聚物。

（3）将上述聚氨酯预聚物降温至30-60℃左右，加入中和剂搅拌中和5-30分钟后，将中和产物移入到乳化釜中，将去离子水加入到乳化釜中高速乳化，同时中入胺类扩链剂进行扩链，同时添加NCO基团捕获剂和消泡剂进行稳定化处理，然后在温度为50-60℃和真空度（绝压）为0.02-0.1Mpa的条件下脱除丙酮。

上述的交联剂后添加工艺可以在加入小分子扩链剂时加入，也可以在加入亲水扩链剂时加入，还可以在乳化过程中加入。

上述聚氨酯水性分散体固体含量为15.0-45.0%，PH值为5.0-10.0，乳液粒径为10-200nm，粘度为10-2000cps；最低成膜温度小于10℃；上述聚氨酯胶膜的力学性能为：拉伸强度为0.5-50Mpa，断裂伸长率为100-1500%，邵氏硬度(邵氏D)为20-100，脆性温度为-40-0℃。

对本发明制备聚氨酯水性分散体的性能可用如下方法表征：乳液的粒径大小和分布采用Autosizer Lo-c自动粒径仪测定；涂膜力学性能用Instron电子拉务试验机测试；乳液聚合物结构用傅立叶红外光谱仪（FTIR）测定；乳液玻璃化温度用差示扫描量热仪（DSC）、最低成膜温度用最低成膜温度仪测定；乳液的乳胶粒子形态有扫描电镜（TEM）测定；乳液乳胶膜交联通过MEK（甲基乙基酮）加热回流萃取的方法测定；涂膜的铅笔硬度按ASTM-3364测定；附着力按GB/T9286-88 十字划格法测定；耐化学溶剂性（MEK）的测试是用按MEK饱和的无纺纸往返擦洗涂膜表面，记录涂膜刚被擦破的擦洗次数。

本发明与现有技术相比的优点：本发明选用聚合物多元醇与多异氰酸酯反应制备聚氨酯反应制备聚氨酯预聚物，通过引入亲水离子和亲水的聚合物链段，制备含亲水基团和端NCO基的聚氨酯预聚物，中和成盐后能乳化分散到水中。加入芝麻油、三羟甲基丙烷、环氧树脂、四乙烯三胺等具有交联单体，聚氨酯乳液涂膜具有交联结构，可以显著提高胶膜的交联度，特别是涂膜硬度的增长速度，提高涂膜的最终硬度，增加了涂膜的耐水性。交联剂采用后添加工艺既可保证交联剂充分参与反应，又不明显增加反应产物的粘度，使得反应能平衡进行。采用在乳化过程中添加NCO基团捕获剂，消除乳液残留的NCO基团，避免乳液在贮存过程中NCO基团过多与水反应，生成聚脲和二氧化碳气体，使乳液扫生絮凝、分层和涨罐等现象，保证改性聚氨酯乳液的贮存稳定性。本发明制备的乳胶粒直径非常小(小于100nm)，且表面张力非常低，乳液具有双层结构，乳液粒子内部含有水份，水份具有增塑作用，能帮助聚氨酯乳液成模，帮它们有极好的成膜

性、渗透性、湿润性和流平性，可渗入极微细凹凸图纹、微细毛细孔道中和几何形状异常复杂的基体表面，可提高涂膜光泽和改善涂膜的外观，具有优异的装饰性。因此本发明制备的自交联改型聚氨酯水性分散性，工艺简单稳定，产品贮存时间长，不含外添加的乳化剂，在室温下能自交联成膜，具有优良的成膜性、优异的耐水性、耐擦洗性、耐化学溶剂性、耐沾污性，广泛用于高档水性木器涂料、防水涂料和水性金属以及水生胶粘剂帮油墨等。

本发明的自交联改性聚氨酯乳液木器涂料的涂膜性能指标如下表1。

表1 自交联改性聚氨酯乳液木器涂料的涂膜性能

具体实施方式

下面是本发明的具体实施例，但不仅仅限于所举的实施例。

实施例1

聚氨酯水性分散体，其组分列于表2。

表2 自交联改型水性聚氨酯乳液

在干燥氮气保护下，将脱水过的聚醚二醇N210和聚酯二醇T1136和TDI加入到装有温度计、搅拌装置和回流冷凝器的1000mL四口烧瓶中，在70℃-80℃反应2小时，然后加入二甘醇在75℃反应1小时，用正丁胺滴定法判断反应终点。达到终点后加入溶有二羟甲基丙酸（DMPA）的NMP溶液和三羟甲基丙烷，在60℃-65℃反应至NCO基达到规定值（NCO%=3.5%左右），然后降温至40℃，加入三乙胺中和，添加丙酮稀释，在常温水中乳化，用乙二胺扩链，加入捕获剂和消泡剂（TEGO-810）在低速搅拌30分钟，最后真空脱去丙酮得到聚氨酯水性分散体。

上述聚氨酯水性分散体固体含量为35%，PH值为7.0，乳液粒径为50nm，粘度为80cps；最低成膜温度5℃；上述聚氨酯胶膜的力学性能为：拉伸强度为35Mpa，断裂伸长率为260%，邵氏硬度为90，脆性温度为-15℃。

实施例2

应用聚酯多元醇和脂肪族二异氰酸酯反应制备自交联改性聚氨酯乳液，所用原材料列于表3。

表3 自交联改型水性聚氨酯乳液

在干燥氮气保护下，将脱水过的聚酯二醇和IPDI加入到装有温度计、搅拌装置和回流冷凝器的1000mL四口烧瓶中，在70℃-80℃反应2小时，然后加入丁二醇在70℃-80℃反应1小时，用正丁胺滴定判断反应终点。达到终点后加入溶有二羟甲基丙酸（DMPA）的NMP溶液和环氧树脂，在60℃-65℃反应至NCO基达到规定值，然后降温至40℃，加入三乙胺中和，添加丙酮稀释，在常温水中乳化，用乙二胺扩链，最后真空脱去丙酮得到水性聚按酯分散体（WPU）。将该乳液配制成皮革光亮剂，具有手感自然、耐寒性好、耐折耐弯曲、耐水和耐干/湿擦性好等优点。

上述实例的水性聚氨酯分散体皮革光亮剂的性能与国外公司产品性能比较如表4。

表4 水性皮革光亮剂性能比较

表4 说明本发明制备的聚氨酯水分散体皮革光亮剂在附着力、光泽和耐寒性等方面优于国外产品。

实施例3

采用芝麻油与MDI反应制备自交联改性水性聚氨酯乳液。所用原料用组分列于表5。

表5 自交联改型水性聚氨酯乳液

在干燥氮气保护下，将脱水过的芝麻油和MDI加入到装有温度计、搅拌装置和回流冷凝器的1000mL四口烧瓶中，在70-80℃反应2小时，然后加入已二醇在70-80℃反应1小时，用正丁胺滴定法判断反应终点。达到终点后加入溶有二羟甲基丙酸（DMPA）和NMP溶液和三羟甲基丙烷，在60-65℃反应至NCO基达到规定值，然后降温至40℃，加入三乙胺中和，添加丙酮稀释，在常温水中乳化，用乙二胺扩链，加入捕获剂和消泡剂（TEGO-810）在低速搅拌30分钟，最后真空脱去丙酮得到自交联改性水性聚氨酯分散体（WPU）。

将上述分散体配制成水性木器涂料，检测涂膜性能，并在德国某公司的产品性能进行对比，结果列于表6。

表6 水性聚氨酯分散体性能指标

表6 说明本发明制备的所有多功能聚氨酯水性分散体的性能与国外性能相比具有较好的硬度和耐水性，涂膜外观美好，具有较大的工业应用前景。

亲水性扩链剂对水性聚氨酯分散体性能的影响

亲水性扩链剂对水性聚氨酯分散体性能的影响张伟（福州大学化学化工学院，邮编350002）引言水性聚氨酯是水溶型、水分散型和水乳化型聚氨酯的统称。自20世纪60年代工业化以来，水性聚氨酯以其优良的性能和环境友好特性得以迅速发展。其在皮革涂饰、纺织涂层、玻璃纤维集束、涂料和粘合剂等领域的应用，也成为近年来研究的热点[1]。水性聚氨酯材料主要由二异氰酸酯、大分子多元醇、亲水性扩链剂、中和剂、后扩链剂等组成。生产PU分散体的一般工艺流程为：多元醇减压蒸馏脱水后，加入多异氰酸酯，可选择是否加入催化剂，80~85℃下反应到NCO达到理论值，加入亲水性扩链剂，可选择是否加入其他扩链剂以及丙酮等溶剂，保温反应至NCO达到理论值后，降温至45~50℃，加入中和剂，搅拌0.5~1 h，将产品高速分散于水中同时加入扩链剂进行扩链，均匀分散稳定后，得到PU分散体产品[2,3]。在上述工艺中，亲水性扩链剂的作用是在对端异氰酸酯基的聚氨酯预聚体进行扩链的同时，引入亲水性基团。根据亲水基团的类型，亲水性扩链剂可分为阴离子型扩链剂、阳离子型扩链剂和非离子性扩链剂。现在工业上最常用的是阴离子型扩链剂2，2-二羟甲基丙酸（DMPA）。作为水性聚氨酯合成过程的重要组分，亲水型扩链剂的种类、用量、加入方式等将直接影响PU分散体系及其涂膜的性能。本文将通过分析亲水性扩链剂DMPA结构和性质，解释其对PU分散体性能的影响，并对比DMPA和DMBA两种不同亲水性扩链剂制得的PU分散体系。 1DMPA介绍 2，2-二羟甲基丙酸，又称α，α-双羟甲基丙酸，英文缩写为DMPA是一种多功能化合物，其结构如图1所示。

水性聚氨酯性能优缺点

水性聚氨酯的优点：聚氨酯的全名叫聚氨基甲酯。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，其分子结构中含氨基甲酸酯基、脲键和离子键，内聚能高，粘结力强，且可通过改变软段长短和软硬段的比例调节聚氨酯性能。水性聚氨酯乳液相比较与溶剂型聚氨酯具有以下优点：（1）由于水性聚氨酯以水作分散介质，加工过程无需有机溶剂，因此对环境无污染，对操作人员无健康危害，并且水性聚氨酯气味小、不易燃烧，加工过程安全可靠。（2）水性聚氨酯体系中不含有毒的-NCO基团，由于水性聚氨酯无有毒有机溶剂，因此产品中无有毒溶剂残留，产品安全、环保，无出口限制。（3）水性聚氨酯产品的透湿透汽性要远远好于同类的溶剂型聚氨酯产品，因为水性聚氨酯的亲水性强，因此和水的结合能力强，所以其产品具有很好的透湿透汽性。（4）水作连续相，使得水性聚氨酯体系粘度与聚氨酯树脂分子量无关，且比固含量相同的溶剂型聚氨酯溶液粘度低，加工方便，易操作。（5）水性聚氨酯的水性体系可以与其它水性乳液共混或共聚共混，可降低成本或得到性能更为多样化的聚氨酯乳液，因此能带来风格和性能各异的合成革产品，满足各类消费者的需求。并且，由于近年来溶剂价格高涨和环保部门对有机溶剂使用和废物排放的严格限制，使水性聚氨酷取代溶剂型聚氨酷成为一个重要发展方向。水性聚氨酯膜的优点：水性聚氨酯树脂成膜好，粘接牢固，涂层耐酸、耐碱、耐寒、耐水，透气性好，耐屈挠，制成的成品手感丰满，质地柔软，舒适，具有不燃、无毒、无污染等优点。将成革的透氧气性、透湿性、低温耐曲折性、耐干湿擦性、耐老化性等，与溶剂型聚氨酯涂饰后的合成革进行了对比研究。结果表明，经水性聚氨酯涂饰的合成革的透氧量达到了4583．53 mg／(em3·h)，为溶剂型的1.5倍，且透水汽量达到了615．53 mg／(cm3·h)，约为溶剂型的8倍；低温耐曲折次数大于4万次，为溶剂型的2倍。采用水性聚氨酯替代传统的溶剂型聚氨酯完成合成革的

聚氨酯分散体

1.为什么使用聚氨酯分散体？水性聚氨酯分散体（PUDs）含有极低或不含任何挥发性有机物（VOC），而且为配方设计师提供了多种减少和消除溶剂配方的选择。同时这种基于聚氨酯分散体技术的配方也符合许多国家和地区日益严格的环境法规。向聚氨酯分散体技术的转型不会影响传统配方的技术性能，因为聚氨酯分散体也能满足传统配方绝大部分的技术要求。聚氨酯分散体为何如此独特？ ?低溶剂用量（或者在很多种情况不含溶剂） ?气味小 ?分子量大，粘度低 ?单组分（1K）应用可有多种选择 ?低温干燥 ?优异的聚氨酯性能聚氨酯分散体，在木器、水泥、金属、塑料、纸张、纺织品和橡胶以及其它高性能基材上具有卓越的涂覆性和附着性。 2.环保解决方案此挥发性有机物（VOCs）在涂料工业上的大量使用，让人们越来越关注这些物质对环境造成的影响。许多国家和地区的环境权威部门已经加强对VOC水平的限制，同时制定法律限制某些溶剂（如NMP）的使用。这些限制希望在将来变得会越来越严格。配方设计师们目前所面临的挑战就是在不降低技术性能，并保证产量的基础上，开发出可替换的分散体体系。水性的聚氨酯分散体为这种严苛的问题提供了解决方案。B ayhydrol?、Baybond? 和Impranil?等系列分散体产品，可以被用来调制1K 或2K的高性能且对环境友好的聚氨酯涂料。 a）低气味配方

传统上，大多数传统涂料含有极高的VOCs(挥发性有机物)，导致在使用时散发出强烈的溶剂气味。这些VOCs不仅使空气质量变差，而且还有可能造成对健康环境的潜在危害。如今，替代的生产技术和原材料可以开发出低VOC甚至无VOC的涂料体系，这样就可充分限制有害气味的散发。很多情况下，仅少量的低气味助溶剂需要被添加到基于聚氨酯分散体（PUDs）的涂料中。这样就使得低VOC且低气味的配方也能达到很高的化学和机械性能。在很多应用环境中，比如水泥表面或木地板表面修整，使用低气味聚氨酯分散体的涂料可提供显著的好处： ?在常规工作时间施工，减少了对施工建筑物内居住者的影响 ?操作更加安全 ?保持良好的空气质量 ?符合大多数严格的环境法规要求，同时确保了工人的安全水性聚氨酯分散体从本质上来说十分适合低气味涂料配方体系，同时还能保持极高的性能标准。 b）无NMP 很多聚氨酯分散体含有N-甲基吡咯烷酮（NMP），因为在生产过程它是一种必需的组分，同时有利于促进成膜。加利福尼亚65号决议和欧洲相关法规规定，产品中必须标明NMP的含量。以欧洲为例，产品中NMP含量超过5%就必须标明为刺激和有毒物质。从涂料配方中除去NMP是全球涂料工业的发展趋势。基于丙酮工艺开发出了新一代高性能且不含任何溶剂的聚氨酯分散体。该工艺用丙酮取代NMP，并在生产工艺最后阶段去除丙酮。Bayhydrol?系列产品目前还包括许多无溶剂的聚氨酯分散体。任何溶剂可能被应用的唯一原因，就是它会对成膜性能有帮助。在许多情况下，无NMP配方的总溶剂含量远低于常规配方。 c）符合VOC法规世界各地的涂料配方设计师都在不断地寻找既可以显著降低挥发性有机物（VOC）含量又保持高性能水平的方法。水性涂料配方设计师用聚氨酯分散体来调制既符合VOC又具有与高VOC含量的同类产品一样性能的涂料。

水性聚氨酯配制方法

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。

水性聚氨酯的制备及分散性能

伊朗聚合物杂志14（2），2005，163-167 摘要聚氨酯分散体，水性聚氨酯;接枝聚氨酯;粒度;聚乙二醇单甲醚。利用相对亲水多元醇合成一种新型的聚合物,这种聚合物作为水性分散聚氨酯.这种聚合物以聚己内酯二醇（卡帕225），甲苯二异氰酸酯（TDI）为原料，1,4 -丁烷二醇（丁二醇）为扩链剂，用二月桂酸二丁基锡催化。在氢化钠（NaH的）的存在下用聚氯化乙烯（乙二醇单甲醚）（PEGMME）制备了接枝聚氨酯。氯化PEGMME还可以在干燥的甲苯中通过PEGMME与亚硫酰氯反应制得。用水性聚氨酯的FTIR和1H核磁共振对接枝聚氨酯进行了表征。对非离子型亲水段PEGMME不同分子量的影响进行了研究。粒子大小和分散液的粘度进行了系统的分析。结果发现，通过提高嫁接PEGMME分子量，聚氨酯粒径分散降低，粘度增加。简介由于环境因素，水性聚氨酯（PU）乳液已被广泛应用于涂料和胶粘剂上。水性聚氨酯是以水为介质，聚氨酯粒子分散其中的二元胶体体系。传统的聚氨酯不溶于水溶性介质中，因为制造该介质的主干结构中水，离子和/或部分非离子型亲水基应该是分散的。水性聚氨酯分散体的先锋工程已经由工业实验室进行研究。所以对乳液粒径及铸膜物理性能的详细数据，很少在公开文献报道。粒度由内部和外部因素决定。然而，在具体的应用中，还存在着一个最佳的粒度，因此，粒度的控制关键是化学成分的控制。在本文中，水性聚氨酯的制备是基于聚己内酯二醇（卡帕225），甲苯二异氰酸酯（TDI）及1,4 -丁

烷与聚（乙二醇单甲醚）与聚（乙二醇单甲醚）（PEGMME）不同分子量的二醇分散结构嫁接进行了描述。作为一种粒度和粘度上的非离子亲水性链段，对不同分子量PEGMME的影响进行了研究。实验准备实验材料聚合物（乙二醇单甲醚）（PEGMME，Fluka公司）（兆瓦= 350，550，750，2000，5000）在80℃下真空干燥整夜。聚己内酯二醇（卡帕225 Introx化学品），与1,4 -丁烷二醇（BDO的，默克公司）在真空状态下干燥。Toluenediisocyanate（TDI，默克公司）在使用前需经真空蒸馏。利用二月桂酸二丁基锡（DBT的，默克公司）作为催化剂。DBT和氢化钠（60﹪的NaH矿物油，Akzochemie公司）不需要进一步净化。二甲基甲酰胺（DMF，默克公司）需要通过分子筛（4A°）干燥和新鲜蒸馏后使用。反应过程反应在一个500毫升的圆底烧瓶中进行，并配有四口烧瓶机械搅拌器和氮气进口，冷凝器，吸管插座。反应需要在恒温精度为± 0.5℃油浴中进行。压强控制在卡帕225（200克）使其向正反应方向进行，边搅拌边将其加热到60℃。维持温度在60℃，将TDI（52.2克）和DBT（数滴）添加到混合物中。反应进行大约4小时后，添加BDO （18克）进行扩链，此扩连反应需维持一小时。在氮气氛围中，将制备聚氨酯的5％二甲基甲酰胺（DMF）溶液于-5至0℃处理15分钟，用stoeichiometric数量的氢化钠对其所含的NH - COO –进行标

水性聚氨酯的一个配方

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。

水性聚氨酯的制法

水性聚氨酯的制法资料来源：https://www.360docs.net/doc/b011356661.html, 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）。此两种方法分别用酮亚胺（酮与二胺的缩合物）和酮吖嗪（酮和肼的缩合物）作潜扩链剂，在一般条

脂环族阴离子水性聚氨酯分散体的结构及表征

脂环族阴离子水性聚氨酯分散体的结构及表征柴淑玲1 ,杨莉燕2 ,谭惠民3 　(1.山东轻工业学院轻化与环境工程学院,济南250100; 2.北京石油化工学院材料与化工学院,北京102617; 3.北京理工大学材料科学与工程学院,北京100081) 摘　要:以异佛二酮二异氰酸酯(I P D I )为原料,采用内乳化法合成了不同羧基含量的阴离子水性聚氨酯分散液,利用FT -I R 、DSC 、TE M 、TG A 、XRD 对其结构进行了表征。结果表明,所合成的水性聚氨酯中氢键主要存在于硬段的亚氨基与硬段的氨酯羰基和脲羰基之间。在-100～220℃的温度范围内出现了2个玻璃化转变,其热分解主要经历了两个阶段。随着羧基质量分数增加,水性聚氨酯硬段与硬段间的氢键增加,软段的玻璃化温度向低温方向移动,硬段的玻璃化温度向高温方向移动,其胶束粒子的平均粒径变小。关键词:水性聚氨酯;氢键结构;粒子结构;羧基含量;热分析中图分类号:T Q 62017 文献标识码:A 文章编号:0253-4312(2007)07-0057-04 作者简介:柴淑玲(1965—),女,博士,副教授,主要从事高分子材料合成与应用研究。 Stucture and Characteri zati on of Cycloali phati c Aqueous Polyurethane D ispersi on Chai Shuling 1 ,Yang L iyan 2 ,Tan Hui m in 3 (1.School of L ight Che m istry and Environm ental Engineering,Shandong Institute of L ight Industry,J inan 250100,China;School of M aterial and Che m ical Engineering,B eijing Institute of Petroche m ical Technology,B eijing 102617,China; 3.School of M aterial Science and Engineering,B eijing Institute of Technology,B eijing 100081,China ) Abstract:The title ani onic aqueous polyurethane dis persi ons with different carboxyl a mounts were syn 2 thesized thr ough self -e mulsifying method fr om cycl oali phatic is ophor one diis ocyanate (I P D I ).The struc 2tures of aqueous dis persi onswere characterized by FT -I R,DSC,TE M ,TG A and XRD.The results showed that the hydr ogen bond in the ani onic aqueous polyurethane syste m ,mainly existed bet w een —NH of hard seg ments and —NHCOO —or —NHCONH —of hard seg ments .The aqueous polyurethane are a t w o phase structure syste m s:t w o glass transiti ons were f ound in the range of -100～220℃.Its heat decompositi on al 2s o exhibited t w o stages .And with increase of carboxyl gr oup a mounts,the hydr ogen bonds in hard seg ments are increased,the glass transiti on te mperature of s oft seg ments moved t owards the l ower te mperature,but the glass transiti on te mperature of hard seg ments moved t owards the higher te mperature,the average dia meters of m icelle particles are decreased . Key W ords:aqueous polyurethane;hydr ogen bond;particle structure;carboxyl gr oup a mount;heat analysis 0　引　言水性聚氨酯与溶剂型聚氨酯相比,具有不燃、无毒、不污染环境,节能易加工等优点。水性聚氨酯广泛应用于印刷、印染、橡胶、造纸、粘合剂等行业,使用领域不断扩大。国外在水性聚氨酯方面的研究较为成熟 [1-3] ,已经有1000多个专利, 而国内由于受原料品种及价格等因素的影响,对水性聚氨酯的研究还很不充分,主要局限在以T D I 为原料的水性聚氨酯的研究方面 [4] ,关于以脂环族二异氰酸酯为原料合成的纳米级水性聚氨酯的研究较少,尤其是其氢键结构、相结构等。本文以脂环族二异氰酸酯-异佛二酮二异氰酸酯(I P D I )为原料,合成了水性聚氨酯分散体,主要研究羧基含量对其胶束粒子和膜的结构的影响。 1　实验部分 1.1　原料异佛二酮二异氰酸酯(I P D I ):工业级,德国进口,重蒸后使用;聚氧化丙烯多元醇(PPG ):工业级,天津石油化工三厂,平均数均相对分子质量为2000或3000,平均官能度为2或3;聚四氢呋喃二醇(PT MG ):工业品,美国进口,数均相对分子质量为1000;二羟甲基丙酸(DMP A ):工业级,北京林氏精化新材料有限公司;二月桂酸二丁基锡(T -12):分析纯,北京益利 57第37卷第7期涂料工业 Vol .37　No .7 2007年7月P A I N T &COATI N GS I N DUSTRY Jul .2007

水性树脂的解说

水性树脂 1、定义：水性树脂是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型树脂体系。与水融合，形成溶液，待水挥发后，形成树脂模材料。水性树脂不是用水性树脂本身，而是需要水挥发后获得的膜材料。（水性树脂包括三大类：水溶性高分子、高吸水树脂和水性涂料，是自70年代发展起来的高分子学科新领域。由于其具有一系列独特的无可替代的功能，随着科研生产的不断发展，产品的工业化，现已形成一个独立的行业，属精细化工的范畴。由于水性树脂具有极其广泛的用途，以极高附加值，多年来一直被列为化工行业发展的重点。） 2、用途：取代溶剂型产品在各个领域中的应用。水性聚氨酯为代表可广泛应用于涂料、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。具体应用在水性涂料：（1）建筑装修包括地坪漆、弹性漆、建筑物外墙漆、家具木器漆，水性内墙涂料（产品的同质化情况严重，产品型号及性能类似，同类企业众多。未来这种低技术型产品会竞相压价。）（2）工业涂料包括工业漆、车辆漆、防腐漆、水性金属漆、金属表面处理（抛光）；水性塑胶漆（在消费电子产品领域有着广泛的应用）等（目前水性工业涂料技术难度高，国内拥有技术的企业少，多被国际树脂巨头垄断，为巩固垄断地位巨头与国内个别企业联合研发创新。）水溶性高分子：主要应用：石油勘探开发、水处理、造纸、纺织、涂料、食品、日用化工等领域（1）粘合剂：广泛的应用在高档家具、人造板（瓦楞纸板的生产）、木材加工、皮革加工、工艺品加工，装饰装修及非金属等材料粘接等行业。（2）密封剂：广泛应用到传统密封剂当中，包括汽车、建筑装修等行业。如：水性混凝土密封剂是一种可以渗透到混凝土当中增强混凝土密封、防尘、耐磨硬化作用，具有无色、无臭、无毒、不燃。（3）纺织工业：水性树脂用于合成革的生产，生态型半PU箱包革、沙发革；生态型水性发泡沙发革、服装革；生态型水性汽车内饰革、家具内饰革；仿真皮水性超纤革等。（4）油墨：水性油墨应用于烟、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产品。（5）石油开采：固井水泥外加剂和强化采油驱油剂等。高吸水树脂：主要应用：工农业、日常生活、医疗卫生等各个领域，用做干燥剂、脱氧保鲜剂、膨胀橡胶、医用材料、建筑材料、化妆品、日化用品等。（1）日用生活：婴儿尿不湿及妇女卫生中是高吸水性树脂的保水特点应用。（2）电器保护：高吸水性树脂还应用中电缆包覆防潮。（3）农业：高吸水性树脂作为保水剂广泛应用于农业、林业、园艺等领域，可起到保水、节水、抗旱、降低成本、提高收入的作用，是一种新型的农业化学用品，具有革命性的意义。

水性聚氨酯胶解析(一)

水性聚氨酯胶解析(一) 2009-11-21 23:08 水性聚氨酯胶解析水性聚氨酯胶的发展概况水性聚氨酯胶粘剂是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂，有人也称水性聚氨酯为水系聚氨酯或水基聚氨酯。依其外观和粒径，将水性聚氨酯分为三类：聚氨酯水溶液(粒径<0.001um，外观透明)、聚氨酯分散液(粒径0.001-0.1 um，外观半透明)、聚氨酯乳液(粒径>0.1 ，外观白浊)。但习惯上后两类在有关文献资料中又统称为聚氨酯乳液或聚氨酯分散液，区分并不严格。实际应用中，水性聚氨酯以聚氨酯乳液或分散液居多，水溶液少。由于聚氨酯类胶粘剂具有软硬度等性能可调节性好以及耐低温、柔韧性好、粘接强度大等优点，用途越来越广。目前聚氨酯胶粘剂以溶剂型为主。有机溶剂易燃易爆、易挥发、气味大、使用时造成空气污染，具有或多或少的毒性。近10多年来，保护地球环境舆论压力与日俱增，一些发达国家制订了消防法规及溶剂法规，这些因素促使世界各国聚氨酯材料研究人员花费相当大的精力进行水性聚氨酯胶粘剂的开发。水性聚氨酯以水为基本介质，具有不燃、气味小、不污染环境、节能、操作加工方便等优点，已受到人们的重视。聚氨酯从30年代开始发展，而在50年代就有少量水性聚氨酯的研究，如1953年Du Pont公司的研究人员将端异氰酸酯基团聚氨酯预聚体的甲苯溶液分散于水，用二元胺扩链，合成了聚氨酯乳液。当时，聚氨酯材料科学刚刚起步，水性聚氨酯还未受到重视，到了六、七十年代，对水性聚氨酯的研究开发才开始

迅速发展，1967年首次出现于美国市场，1972年已能大批量生产。70-80年代，美、德、日等国的一些水性聚氨酯产品已从试制阶段发展为实际生产和应用，一些公司有多种牌号的水性聚氨酯产品供应，如德国Bayer公司的磺酸型阴离子聚氨酯乳液ImPranil和Dispercoll KA等系列、Hoechst公司的Acrym系列、美国Wyandotte化学公司的X及E等系列，日本大日本油墨公司的Hydran HW 及AP系列、日本公司的聚氨酯乳液CVC36及水性乙烯基聚氨酯胶粘剂CU系列、日本光洋产业公司的水性乙烯基聚氨酯胶粘剂KR系列等等。在水性类胶粘剂中，我国目前仍以聚丙烯酸酯类乳液胶、聚乙烯醋酸乙烯类乳液胶、水性三醛树脂等胶粘剂为主。有柔韧性好等特点，有较大的发展前途。水性聚氨酯胶粘剂的性能特点 1.与溶剂型聚氨酯胶粘剂相比，水性聚氨酯胶粘剂除了上述的无溶剂臭味、无污染等优点外，还具有下述特点。 (1)大多数水性聚氨酯胶粘剂中不含NCO基团，因而主要是靠分子内极性基团产生内聚力和粘附力进行固化。而溶剂型或无溶剂单组分及双组分聚氨酯胶粘剂可充分利用NCO的反应、在粘接固化过程中增强粘接性能。水性聚氨酯中含有羧基、羟基等基团，适宜条件下可参与反应，使胶粘剂产生交联。 (2)除了外加的高分子增稠剂外，影响水性聚氨酯粘度的重要因素还有离子电荷、核壳结构、乳液粒径等。?聚合物分子上的离子及反离子(指溶液中的与聚氨酯主链、侧链中所含的离子基团极性相反的自由离子)越多，粘度越大；而固体含量(浓度)、聚氨酯树脂的分子量、交联剂等因素对水性聚氨酯粘度的影响并不明显，这有利于聚氨酯的高分子量化，以提高胶粘剂的内聚强度。与之相比，溶剂型聚氨酯胶粘剂的粘度的主要影响因素有聚氨酯的分子量、支化度、胶的浓

聚氨酯分散体

1.为什么使用聚氨酯分散体? I ------------- - 水性聚氨酯分散体（PUDs）含有极低或不含任何挥发性有机物（VOC）,而且为配方设计师提供了多种减少和消除溶剂配方的选择。同时这种基于聚氨酯分散体技术的配方也符合许多国家和地区日益严格的环境法规。向聚氨酯分散体技术的转型不会影响传统配方的技术性能，因为聚氨酯分散体也能满足传统配方绝大部分的技术要求。聚氨酯分散体为何如此独特? 低溶剂用量（或者在很多种情况不含溶剂）气味小分子量大，粘度低单组分（1K）应用可有多种选择低温干燥优异的聚氨酯性能聚氨酯分散体，在木器、水泥、金属、塑料、纸张、纺织品和橡胶以及其它高性能基材上具有卓越的涂覆性和附着性。 2■环保解决方案此挥发性有机物（VOCs）在涂料工业上的大量使用，让人们越来越关注这些物质对环境造成的影响。许多国家和地区的环境权威部门已经加强对VOC水平的限制，同时制定法律限制某些溶剂（如NMP）的使用。这些限制希望在将来变得会越来越严格。配方设计师们目前所面临的挑战就是在不降低技术性能，并保证产量的基础上，开发出可替换的分散体体系。水性的聚氨酯分散体为这种严苛的问题提供了解决方案。Bayhydrol?、Baybond?和Impranil?等系列分散体产品，可以被用来调制1K或2K的高性能且对环境友好的聚氨酯涂料。 a）低气味配方传统上，大多数传统涂料含有极高的VOCs（挥发性有机物），导致在使用时散发出强烈的溶剂气味。这些VOCs不仅使空气质量变差，而且还有可能造成对健康环境的潜在危害。如今，替代的生产技术和原材料可以开发出低VOC甚至无VOC的涂料体系，这样就可充分限制有害气味的散发。很多情况下，仅少量的低气味助溶剂需要被添加到基于聚氨酯分散体（PUDs）的涂料中。这样就使得低VOC且低气味的配方也能达到很高的化学和机械性能。在很多应用环境中，比如水泥表面或木地板表面修整，使用低气味聚氨酯分散体的涂料可提供显著的好处：在常规工作时间施工，减少了对施工建筑物内居住者的影响操作更加安全保持良好的空气质量

水性光固化材料的研究进展

水性光固化材料的研究进展(一) 2009/3/4/08:41 来源：中国环氧网辐射固化指紫外光(UV)和电子束(EB)固化，是一种先进的材料表面处理技术。它是利用UV/EB引发具有化学活性的液态材料快速聚合交联，瞬间固化成膜。自1968年德国拜耳公司首先开发了光固化木器涂料，光固化技术实现了产业化，至今还不到40年，但其在全球发展势头迅猛，应用领域不断扩大，形成了一个新的产业。在2004年5月召开的北美辐射固化国际会议，UV/EB固化技术被归纳为具有“5E”特点的工业技术：Efficient高效，Enabling适应性广，Economical经济，EnergySaving节能，EnvironmentalFriendly环境友好。因此，UV/EB固化技术被誉为面向21世纪的绿色工业新技术。一、引言在北美、欧洲和日本等发达国家和地区，从事UV/EB生产的企业发展迅速，已形成具有一定市场规模的产业。其中UV固化约占95%，EB固化约占5%(见表1)。表1北美、欧洲和日本辐射固化产品统计(t) 注：北美和欧洲为2002年统计数据，日本为2004年统计数据水性光固化材料的研究进展(二) 2009/3/4/08:42 辐射固化指紫外光(UV)和电子束(EB)固化，是一种先进的材料表面处理技术。它是利用UV/EB引发具有化学活性的液态材料快速聚合交联，瞬间固化成膜。自1968年德国拜耳公司首先开发了光固化木器涂料，光固化技术实现了产业化，至今还不到40年，但其在全球发展势头迅猛，应用领域不断扩大，形成了一个新的产业。在2004年5月召开的北美辐射固化国际会议，UV/EB固化技术被归

水性聚氨酯发展概况

水性聚氨酯发展概况水性聚氨酯胶粘剂是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂，有人也称水性聚氨酯为水系聚氨酯或水基聚氨酯。依其外观和粒径，将水性聚氨酯分为三类：聚氨酯水溶液(粒径< 0.001um，外观透明)、聚氨酯分散液(粒径0.001-0.1 um，外观半透明)、聚氨酯乳液(粒径>0. 1 ，外观白浊)。但习惯上后两类在有关文献资料中又统称为聚氨酯乳液或聚氨酯分散液，区分并不严格。实际应用中，水性聚氨酯以聚氨酯乳液或分散液居多，水溶液少。由于聚氨酯类胶粘剂具有软硬度等性能可调节性好以及耐低温、柔韧性好、粘接强度大等优点，用途越来越广。目前聚氨酯胶粘剂以溶剂型为主。有机溶剂易燃易爆、易挥发、气味大、使用时造成空气污染，具有或多或少的毒性。近10多年来，保护地球环境舆论压力与日俱增，一些发达国家制订了消防法规及溶剂法规，这些因素促使世界各国聚氨酯材料研究人员花费相当大的精力进行水性聚氨酯胶粘剂的开发。水性聚氨酯以水为基本介质，具有不燃、气味小、不污染环境、节能、操作加工方便等优点，已受到人们的重视。聚氨酯从30年代开始发展，而在50年代就有少量水性聚氨酯的研究，如1953年Du Pont公司的研究人员将端异氰酸酯基团聚氨酯预聚体的甲苯溶液分散于水，用二元胺扩链，合成了聚氨酯乳液。当时，聚氨酯材料科学刚刚起步，水性聚氨酯还未受到重视，到了六、七十年代，对水性聚氨酯的研究开发才开始迅速发展，1967年首次出现于美国市场，1972年已能大批量生产。7 0-80年代，美、德、日等国的一些水性聚氨酯产品已从试制阶段发展为实际生产和应用，一些公司有多种牌号的水性聚氨酯产品供应，如德国Bayer公司的磺酸型阴离子聚氨酯乳液ImPranil和Dispercoll KA等系列、Hoechst公司的Acrym系列、美国Wyandotte化学公司的X及E等系列，日本大日本油墨公司的Hydran HW及AP系列、日本公司的聚氨酯乳液C VC36及水性乙烯基聚氨酯胶粘剂CU系列、日本光洋产业公司的水性乙烯基聚氨酯胶粘剂KR系列等等。在水性类胶粘剂中，我国目前仍以聚丙烯酸酯类乳液胶、聚乙烯醋酸乙烯类乳液胶、水性三醛树脂等胶粘剂为主。有柔韧性好等特点，有较大的发展前途。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 -----------------------------------------------------名称水溶液分散液乳液状态溶解—胶体分散分散外观透明半透明乳白白浊粒径，um ＜0.001 100-1000 0.001-0.1分子量数千－20万＞0.1 ＞5000------------------------------------------------------ 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

水性聚氨酯分散体的制备及注意事项

水性聚氨酯分散体的制备及注意事项水性聚氨酯分散体的制备及注意事项时间:2015-01-15 23:14来源:和氏璧化工,广州作者:徐世崇水性聚氨酯分散体以水取代传统溶剂作为分散介质,使用时具有不燃、气味小、无毒、无污染、节能、价廉、操纵方便等优点,而且在性能上仍具有一般溶剂型聚氨酯所具有的高光泽、高耐磨性、高弹性、高粘结性、耐水、耐候、耐化学药品和对各种基材的良好附着性能,从而在很大程度上取代了溶剂型聚氨酯,是一种极具潜力的"绿色材料"。水性聚氨酯分散体代替溶剂型的聚氨酯也将是聚氨酯产业的发展方向。 1 水性聚氨酯分散体的基本制备方法 1.1 NMP的使用在欧洲,NMP在水性聚氨酯PUD中的允许添加量为9%。美国也是如此。NMP在合成过程中不能除去,它可作为增塑剂(成膜助剂),提高对低表面张力底材的附着力。丙酮可以作为NMP的代替品,并且在合成分散体以后可以用蒸馏的方法将其分离出来。 1.2 预聚体合成过程用分子量为20000~25000的聚合物来制备分散体,可以提供更高的柔韧性(超过600%的延展性)和附着力,适用在柔韧底材上(橡胶、皮革)。基本配方:线性聚酯二元醇(Oxyester T

568),214份;N-甲基吡咯烷酮(NMP),97份;二羟甲基丙酸(DMPA),15份;异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI),71份;二月桂酸二丁基锡(DBT-DL),0.2份;三乙胺(TEA),11.3份;水/乙二胺(10:1),50份;水,600份。 1.2.1 第一步,预聚主要原料与NMP在80℃条件下,加入DMPA,在110℃条件下抽真空(<100mbar)015h,冷却到65℃,破坏真空,加入DBTDL(每150g预聚体加入100uL),在20min内加入IPDI,在最高温度不超过75℃条件下,保持反应3~4h(直到NCO含量值恒定或低于理论值),也可以加入其他的聚酯或聚醚多元醇重复上述反应。冷却到60℃,加入足够量的NMP使黏度接近水的黏度,用三乙胺中和,加入量为理论数量的 100%~120%(作为中和剂TEA效果不是特别明显),反应 30min直到pH值达到8~9(用湿式石蕊试纸测试)。 1.2.2 第二步,分散将预聚体保持80℃条件,在强力搅拌下逐滴加入到20℃的水中,如果添加速度过快,NCO会与水产生剧烈反应,而导致黏度迅速上升。 1.2.3 第三步,扩链加用适量水稀释过的EDA,反应2h后,过滤。EDA的加入量占能够与预聚物的NCO反应量的80%。

水性聚氨酯及水性制品

1.1 水性聚氨酯材料概述 1.1.1 水性聚氨酯材料的性质聚氨酯的分子链一般由两部分组成，可看作是一种含软链段和硬链段的嵌段共聚物。软段由低聚物多元醇（通常是聚醚或聚酯二醇）组成，硬段由多异氰酸酯或其与小分子扩链剂组成。聚氨酯材料因其独特的化学结构而具备许多独特的性能：（1）聚氨酯中含有很强极性和化学极性的异氰酸根（-NCO）和氨酯基团（-NHCOO-），与含有活泼氢的材料，如泡沫塑料、木材、皮革、纸张、陶瓷等多孔材料和金属、玻璃、橡胶、塑料等表面光洁的材料都有优良的粘合力。而聚氨酯与被粘材料之间产生的氢键作用使分子内聚力增强，使得粘合更加牢固，并且抗磨性、耐冲击性好。脂肪族聚氨酯水分散体户外耐久性好，综合性能接近于溶剂型聚氨酯涂料。（2）聚氨酯水分散体树脂的分子结构和大小根据性能要求，可在较大范围内调节。通过调节聚氨酯分子中软、硬段的比例及结构，可以制成不同硬度和伸长率的材料，从而满足不同的需要。（3）容易通过交联反应进行改性，以提高耐溶剂性和抗化学品性，改进耐水性，也可以提高涂膜光泽，以及对颜料（包括金属颜料）的良好适应性。所含羟基官能团可以使用一些交联剂和固化剂，以进一步改进涂膜性能。和其它水分散体如丙烯酸、乙烯类、醇酸树脂等混合性好，为改进性能提供了更好的途径。（4）水性聚氨酯大大减少VOC ，接近环境友好型涂料，是在水中完成反应的聚合物，不存在游离异氰酸酯，毒性小。 1.1.2 水性聚氨酯材料的合成水性聚氨酯乳液是将聚氨酯以微粒状分散于水中，不同于其它水系树脂采用先分散后聚合的方法它具有独特的制备技术，通常采用两种方法：外乳化和自乳化法。 A 、外乳化法：像其它疏水化合物一样，聚氨酯预聚物可通过适当的分散剂和强剪切力使其在水中乳化。先将二元醇和有机异氰酸酯反应合成聚氨酯预聚体，再以小分子二元醇或二胺扩链，得到PU 的有机溶液，然后在强烈搅拌下，缓慢加入到含乳化剂的水中，形成粗粒乳液，再送人均化器形成粒径适当的乳液。该方法乳化剂用量大，乳化时间长，乳液稳定性差。 B、自乳化法：PU乳液的制备多采用聚合物乳化法，即在聚合物链上引入适量的亲水基团，在一定条件下自发分散形成乳液。根据扩链反应的不同，自乳化型PU 乳液的制备工艺有很多种，其中最为重要的有两种：丙酮法和预聚体分散法

高固含量水性聚氨酯分散体的合成

第54卷　第6期2003年6月化工学报 Journal　of　Chemical　Industry　and　Engineering　(China) Vol.54　№6 J une　2003 研究简报高固含量水性聚氨酯分散体的合成瞿金清　陈焕钦 (华南理工大学化学工程研究所,广东广州510640) 关键词　水性聚氨酯　合成　性能中图分类号　TQ63011 文献标识码　A 文章编号　0438-1157(2003)06-0868-04 SY NTHESES OF HIGH SOL ID CONTENT WATERBORNE POLY URETHANE DISPERSION QU Jinqing and CHEN H uanqin (Institute of Chemical Engineering,South China U niversity of Technology,Guangz hou510640,Guangdong,China) Abstract　A series of waterborne polyurethane(WPU)dispersions were synthesized from isophorone diisocyanate(IPDI),polyester glycol(T21136)and dimethylolpropionic acid(DMPA)via prepolymer mixture. It was found that the solid content,hydrolytic stability of PU emulsion and the cold crack properties of the cast film of WPU could be improved by using polyester and polyether as soft segment.The mechanical properties of the cast film increased and the elongation at break decreased with increasing content of hard segment and NCO/ OH ratio.The water2resistance,solvent2resistance and wetting rub properties of the cast film of WPU would be improved by increasing the amount of TMP.Testing of the cast film showed natural gloss with silky hand feel, excellent adhesion and cold crack properties,water resistance,solvent resistance,and rub2resistance at40% hard segment content,1.3—1.5of NCO/OH ratio and3%—5%of TMP content. K eyw ords　waterborne polyurethane,synthesis,properties 引　言水性聚氨酯是水溶型、水分散型和水乳化型聚氨酯的统称.水性聚氨酯与溶剂型相比较,具有生产、运输和使用安全,不污染环境的优点,在涂料、黏合剂和皮革涂饰剂等方面的应用备受重视[1],成为近10年来全世界的研究热点.水性聚氨酯的弱点是其制成的涂料和涂饰剂的机械性能、耐水性不如溶剂型聚氨酯.克服这些弱点,是近年来各国研究者努力的方向[2].在改善水性聚氨酯性能方面有大量研究报道,诸如降低亲水基团含量,增大乳液粒径,采用强力机械分散增加乳液贮存稳定性,改善乳液对涂膜基材表面的润湿性、黏附力等等[3].但很少见介绍提高聚氨酯乳液固体含量的报道.本文采用聚酯二醇和聚醚二醇为原料,通过引入适当的交联剂制备高固体含量、涂膜耐水性和耐溶剂性好的水性聚氨酯分散体. 1　实验部分 111　实验原料和试剂异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI):工业品,德固萨2赫司公司;聚酯二醇(Oxyester T21136):羟值(107±10)mg KOH?g-1,相对分子质量1000,德固萨2赫司公司;聚醚二醇(N210):羟值(100±10)mgK OH?g-1,相对分子质量1000,金陵石化公司;二羟甲基丙酸(DMPA):工业品,瑞士Perstop 2002-01-09收到初稿,2002-04-03收到修改稿. 联系人及第一作者:瞿金清,男,32岁,博士,副研究员. R eceived d ate:2002-01-09. Corresponding author:Dr.QU Jinqing.E-m ail:cejqqu@scut. https://www.360docs.net/doc/b011356661.html,