水性涂料的最新研究进展_张心亚
2017年度广东省科学技术奖项目公示
知识产权名称
专利1：一种羟基聚丙烯酸酯水分散体的制备方法及含有羟基聚丙烯酸酯水分散体的水性涂料ZL201010605162.X
专利2：一种聚氨酯水分散体的制备方法及含有聚氨酯水分散体的水性聚氨酯涂料ZL201010605593.6
专利3：聚醛改性羧酸-非离子型聚氨酯水分散体及其制备方法与在涂料中的应用ZL201410422012.3
论文7：Effects of crosslinking on adhesion behavior of waterborne polyurethane ink binde/ Progress in Organic Coatings
论文8：Preparation and properties of amino-functional reduced graphene oxide/waterborne polyurethane hybrid emulsions Progress in Organic Coatings
2017
项目名称
高性能聚合物乳液制备新技术及其在水性木器涂料中的应用
主要完成单位
单位1.华南理工大学
单位2.嘉宝莉化工集团股份有限公司
主要完成人
（职称、完成单位、工作单位）
1.瞿金清（教授、工作单位：华南理工大学、完成单位：华南理工大学、主要贡献：主持研究工作，负责项目小试、中试、产业化生产与推广应用；对第一、二、三发明点作出了重要创造性贡献，是所有专利的第一发明人,是论文1-4的通讯作者。）
水性丙烯酸酯涂料改性研究进展
水性丙烯酸酯涂料改性研究进展水性丙烯酸酯涂料是一种环保型的涂料，具有良好的耐候性、耐水性和耐腐蚀性，被广泛应用于建筑、汽车、家具等领域。
水性丙烯酸酯涂料在一些方面还存在着一些问题，比如耐化学性和耐磨性不够，这就需要对其进行改性研究。
本文主要介绍了水性丙烯酸酯涂料改性研究的进展，旨在提高水性丙烯酸酯涂料的性能，扩大其应用领域。
1. 改性剂的添加水性丙烯酸酯涂料的改性研究主要是通过添加各种改性剂来实现的。
常见的改性剂包括增塑剂、填料、增韧剂、抗氧化剂、紫外吸收剂等。
这些改性剂可以在一定程度上改善水性丙烯酸酯涂料的性能，比如提高其耐化学性、防腐蚀性和耐磨性等。
2. 纳米材料的应用近年来，纳米材料的应用在涂料领域得到了广泛关注。
纳米材料具有较大的比表面积和较小的尺寸效应，可以显著提高水性丙烯酸酯涂料的性能。
添加纳米氧化锌可以提高涂料的紫外防护性能；添加纳米硅胶可以提高涂料的耐磨性和耐化学性等。
3. 功能性单体的引入功能性单体是一种具有特定化学结构和功能的单体，可以通过引入功能性单体来改变水性丙烯酸酯涂料的性能。
引入含有羰基官能团的单体可以提高涂料的耐化学性；引入含有硅烷官能团的单体可以提高涂料的耐候性和耐水性等。
4. 高性能树脂的应用5. 新型交联剂的研究交联剂是一种可以在涂料固化过程中与树脂分子发生化学反应的物质，可以通过引入新型交联剂来改善水性丙烯酸酯涂料的性能。
引入多官能团交联剂可以提高涂料的耐磨性和耐化学性等。
水性丙烯酸酯涂料的改性研究是一个复杂而又关键的问题，通过添加改性剂、引入纳米材料、功能性单体、高性能树脂以及新型交联剂等手段，可以显著提高水性丙烯酸酯涂料的性能，从而满足不同领域的需求。
希望在未来的研究中，可以找到更多有效的改性方法，为水性丙烯酸酯涂料的应用提供更多可能性。
水性环氧树脂涂料的应用研究文献综述
水性环氧树脂涂料的应用研究文献综述首先，水性环氧树脂涂料在建筑领域的应用研究文献较为丰富。
孙大
志等（2024）研究了水性环氧树脂涂料的性能以及其在建筑涂料中的应用，结果表明水性环氧树脂涂料具有良好的附着力和耐候性，可以满足建筑涂
料的要求。
此外，李博等（2024）通过添加无机材料改性水性环氧树脂涂料，提高了其硬度和耐磨性，使其更适合用于地坪涂料。
这些研究结果表明，水性环氧树脂涂料在建筑领域具有广阔的应用前景。
其次，水性环氧树脂涂料在汽车领域的应用研究也受到了广泛关注。
杨静等（2024）通过调整水性环氧树脂涂料的配方，研究了其在汽车漆中
的应用效果，结果显示水性环氧树脂涂料具有良好的质感和耐刮性，能够
满足汽车涂料的要求。
此外，张明等（2024）利用水性环氧树脂涂料制备
了一种耐腐蚀的汽车底漆，并测试了其耐化学品和耐海水性能。
研究结果
表明水性环氧树脂涂料具有良好的耐化学性能和耐腐蚀性能，适合用于汽
车底漆。
此外，水性环氧树脂涂料在其他领域的应用研究也有不少成果。
张云
等（2024）通过改变水性环氧树脂涂料的固化剂，制备了一种透明的电子
封装材料，具有良好的绝缘性能和可靠的电性能。
孙明等（2024）研究了
水性环氧树脂涂料在家具涂料中的应用，结果显示水性环氧树脂涂料具有
良好的耐热性和耐磨性，适合用于家具涂料。
综上所述，水性环氧树脂涂料在建筑、汽车、电子、家具等领域的应
用研究取得了很多进展。
未来的研究可以进一步探索水性环氧树脂涂料的
配方和改性方法，以提高其性能，并拓宽其应用领域。
水性涂料的配方设计及其应用
水性涂料的配方设计及其应用华南理工大学化学与化工学院张心亚二O二O年五月1三分树脂，七分配漆一、水性涂料的配方设计2水性涂料的配方体系•水性涂料，以水为分散介质和稀释剂的涂料。
•配方设计时，不仅要关注聚合物的类型、乳液及分散体的性能，合理选择各种助剂并考虑到各成分之间的相互影响进行合理匹配，还要针对特殊要求选用一些特殊添加剂，最终形成适用的配方。
✓单组份——一般性能✓双组份——高性能、高附加值3水性涂料的配方体系✓水性树脂✓成膜助剂✓抑泡剂和消泡剂✓流平剂✓润湿剂✓分散剂✓流变助剂✓增稠剂✓防腐剂✓着色剂✓填料✓pH调节剂✓蜡乳液或蜡粉✓特殊添加剂：如防锈剂、增硬剂、消光剂、抗划伤剂、增滑剂、抗粘连剂、憎水剂、耐磨剂、紫外线吸收剂等。
✓离子水4单组份水性涂料的配方体系✓水性树脂✓成膜助剂✓抑泡剂和消泡剂✓流平剂✓润湿剂✓分散剂✓流变助剂✓增稠剂✓防腐剂✓着色剂✓填料✓pH调节剂✓蜡乳液或蜡粉✓特殊添加剂：如防锈剂、增硬剂、消光剂、抗划伤剂、增滑剂、抗粘连剂、憎水剂、耐磨剂、紫外线吸收剂等。
✓离子水✓固化剂5双组份水性涂料的配方体系成膜物质颜、填料助剂分散介质——水8水性涂料的配方体系_水性树脂•水性树脂: 成膜的基料，决定漆膜的主要功能。
水性漆配方中，基料是形成漆膜并决定漆膜性能的关键组分。
配方设计时应尽量提高水性树脂的用量，占体积比的60-70%，使得漆液中的有效成膜物含量尽可能多，这样才能保证制漆一道涂装漆膜较厚，丰满度高。
9水性涂料的配方体系_水性树脂✓丙烯酸乳液(Polyacrylic emulsions，PA)✓聚氨酯分散体(Polyurathane dispersions，PUD )✓水性环氧树脂✓水性醇酸树脂10水性涂料的配方体系_颜填料及染料着色颜料：着色、装饰、遮盖体质颜料：降低成本防锈颜料特种颜料11☐颜料（pigments）是研磨得很细的、被分散于涂料中的颗粒或粉末，主要提供颜色、遮盖力和体积。
核—壳型有机硅改性丙烯酸酯乳液的研制
有机 硅 改性 纯 丙乳 液 （ 称 硅 丙乳 液 ） 一 种 综 简 是
在装 有 冷 凝 管 、 拌 器 、 度 计 和 气 体 导 人 管 的 搅 温 四 口烧 瓶 中 ， 加入 ｐ Ｈ值 缓 冲 剂 、 分 乳 化 剂 、 离 子 部 去 水 ， 氮 气 ， 拌 ， 化剂 分散 均 匀后 ， 入单 体 Ⅱ 通 搅 乳 加
法是根据核和壳的组成采用分段聚合方法来制备 ， 将
核 作 为种 子 ， 然后 将壳 层单 体 加 到种 子 聚合 物 上 聚合 而成 ｌ 。这 种结 构 的 聚合 物具 有 比共 混 物 或 共 聚 物 】 Ｊ 更 优异 的 性 质 ， 泛用 于 涂 料 、 合 剂 等 ｌ 。表 面 广 粘 ２ ， 含羧 基 官 能基 的乳 液 不但 可 以 自增 稠 ， 而且 反应 性 官 能 团更 有利 于 聚 合 物 的 改 性 ｌ 。本 文 用 种 子乳 液 聚 ４ ｊ 合 的方法 合 成 了 内硬 外 软 的 核 一壳 结 构 有 机 硅 改性 丙烯 酸 酯乳 液 ， 并讨 论 了官 能单 体 （ 甲基丙 烯 酸 、 甲基 丙烯 酸 羟 乙 酯 和 有 机 硅 氧 烷 ） 核 壳 单 体 结 构 、 化 、 乳
丙烯 酸 酯类 单 体 乳 液 聚合 一 般 属 自由基 聚 合 反 应， 常用 水 溶性 过硫 酸 盐 及 氧 化 一还 原 引 发 剂 ， 用 其 量为 单 体量 的 ０２ 一０８ ．％ ．％ ｊ 。实 验 中发 现 ： 纯 使 单
碱 洗 处理 除 去阻 聚剂 ； 机 聚 硅 氧 烷 ， 口； 化 剂 ， 有 进 乳
残余 单 体 含量 和稳 定 性 。
２ 实 验 部 分
２ １ 原 材料 ．
３ 结 果 与 讨 论
３ １ 引发 剂 的影 响 ．
增稠剂协同作用对低VOC乳胶漆性能的影响
１３ 性 能 测试 方 法 ． （ ） 表 观 流 变 性 在 配 漆 完 毕 后 通 过 Ｂ ｏ ｋｉｌ Ｕ １ １ ｒｏｆ ｄＫ 一 旋 ｅ 转 黏 度 计 测 其 ＫＵ黏 度 。 ２ 后 增 稠 效 果 是 在 配漆 后 第 ＝ 天 开 （）
般都要 使用Ｊ 种 不同类型的增稠剂 复配使 用方 可达到 最佳 乙
型碱溶胀增稠剂 （ Ｅ Ａ Ｅ ６ 、 ＡＳ ） Ｓ 一 ０ 聚氨酯类增 稠剂 （ Ｕ Ｓ 一 ＨＥ Ｒ） Ｎ
６ ２ （ ） 其他 助 剂 ：Ｈ 调 节 剂 （ ０ １ 。４ ｐ ２ ％ＫＯ 溶 液 ） 自配 ） （ 下 Ｈ （ 、以
性 、 水 性 、 碱 性 等 。 度是 影 响 乳 胶 漆 的 一个 重 要 因 素 。 耐 耐 黏 乳
胶 漆 主 要 是 由乳 液 、 填料 、 、 颜 水 助剂 组 成 ， 以 水 为 分 散 介 质 ， 它 虽能大 大降低涂料 中的 Ｖ ， 通常黏度 较低 ， 变性很 差 。 ＯＣ 但 流
度 变 化 。 （ ） 耐 擦 洗 性 是 按 ＧＢ Ｉ ２ ６ １ ８ ３ 厂 ９ ６ — ９ ８方 法 用 Ｔ ． ＸＹ 型
涂 料 耐 洗 刷 测 定 仪 进 行 耐 擦洗 性 测 试 。４ 贮 存稳 定 性 是 指 在 （）
开发 性 能优 良的低 ＶＯ Ｃ乳胶 漆 中有 着 重要 的意 义 。
维普资讯
２０ ０ ６年 １ １月
广 西 轻工 业
Ｇ Ａ Ｘ Ｏ Ｒ Ｌ Ｏ Ｉ Ｈ Ｎ Ｕ ＮＧ ＩＪ Ｕ ＮＡ Ｆ Ｌ Ｇ Ｔ Ｉ ＤＵＳ Ｒ Ｔ Ｙ （总 第 ９ ７期 ）
室温自交联丙烯酸酯乳液的制备及性能
表 1 DAAM 用量对乳液性能的影响 Table 1 Effect of DAAM am oun t on em ulsion properties
乳/ nm (mPa·s) 率 / %
1 乳白带强蓝光 ,较透明 9715
50
011
2 乳白带蓝光 ,较透明
9811
按照 GB / T 1730—1993测试摆杆硬度 。
214 干燥速率的测定
将 1 g乳液涂在玻璃片上 ,于 25 ℃, 65%湿度条件下 ,用 电子天平测试试样质量随时间的变化情况 ,测试至试样中的 水基本挥发完 ,乳液成膜后停止 。分别计算乳液质量减少的 百分率 。
215 平均粒径的测试
使用英国 M alvern auto size lo - c自动粒径仪测定乳液的 平均粒径 。
在阶段2速率开始下降该现象是由于乳胶表面的水分不能得到补充液体气界面减小所造成这一阶段乳液的表面张力毛细管力开始起主要作用是影响水分挥发的主要因素以后大部分水分已经挥发胶乳表面形成了连续的膜干燥速率取决于膜中残留水通过粒子间空隙及聚合物胶膜的扩散daam的含量对水分的挥发也有影响
第 38卷第 12期 2008年 12月
112 室温自交联丙烯酸酯乳液的合成
将一定质量配比的 BA、MMA、MAA 均匀混合 ,制成核单 体混合物 ;将一定质量配比的 BA、MMA、MAA、HM PA、DAAM 均匀混合制成壳单体混合物 。将全部乳化剂 、缓冲剂和部分 去离子水加入到配有温度计 、搅拌装置和回流冷凝器的反应 器中 ,高速分散 30 m in, 升温至 80 ℃;加入配方量一半的引发
0 引 言
降低工人的劳动强度和减少固化过程中的能耗 ,而且可以大 大提高漆膜的硬度 、耐水 、耐溶剂性能等 。
新型＂干粉乳胶内外墙涂料＂通过鉴定
在本次试验过程 中 ． 有机 聚硅 氧烷大 分子作 为聚
合单 体参与 了丙烯 酸树脂 的聚合反应 。 从 分子设计 的 角度上讲 ． 充分考虑 了有机 聚硅氧烷分子结构 对丙烯
ＷＥ［ ｊ ］ ． 建筑材料学报 ， ２ ０ ０ ７ （ ３ ） ．
『 ６ ］ ： ｆ Ｌ 祥正 ， 阚成友 ， 罗东． 有 机 硅 改 性 丙 烯 酸 酯 共 聚乳 液 合 成 方 法 及 胶膜性能的研究【 Ｊ 】 ． 高等学校化学学报 ， ２ ０ ０ ９ （ ５ ） ．
０
建 筑 节 能
Ｂｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｅｎ ｅｒ ｇ ｙ Ｓａ ｖ ｉ ｎ ｇ
表２ 颜 基 比对 硅 丙 涂 料性 能 的影 响
颜料／ 树脂 （ ｍ）
１ ２ ７ ／ １ ０ ０ １ ７ ３ ／ １ ０ ０ ２ ５ ０ ／ １ ０ ０ ３ ３ ０ ／ １ ０ ０
酸树 脂性能 的影响 ．具体体 现在以下几个 方面上 ： 其
一
．
有机 聚硅 氧烷大分 子上具 有烯 烃双键 ， 确保 有机
【 ７ １ 禹 良才 ， 刘 延成． 水 玻 璃 有 机 硅 丙 烯 酸酯 乳 液 复 合 内 墙 涂 料 的研
制［ Ｊ １ ． 湘 潭 师 范学 院学 报 （ 自然 科 学 版 ） ， ２ ０ １ ０ （ ２ ） ．
丙涂料 的耐 候性 能要远远优于普通丙烯酸涂料 。
光 泽 度
硬 度
耐 沾 污 性 （ ％）
９． ４ ８ ． ９ ５ ． ５ １ ． ３
耐 洗 刷 性 （ 次）
＞２ ｏ ｏ ｏ ｏ ＞２ Ｏ ０ ｏ ｏ ＞２ ０ ｏ ０ ０ ＞２ ０ ｏ ｏ Ｏ
５ 结 论
综上 所述 ， 得 出 以下结 论 ： 其一 ． 有 机 聚硅 氧烷 大分 子参 与丙 烯酸 树脂 聚合 ． 从 分 子结 构上 对丙 烯
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水性涂料的最新研究进展张心亚,魏 霞,陈焕钦 (华南理工大学化学与化工学院,广州510640) 摘 要:回顾了水性涂料的发展历史,介绍了现代水性涂料工业的发展现状,以及有关限制涂料中挥发性有机化合物(V O C )排放法规。
着重讨论了几类水性涂料(如水性聚氨酯涂料、水性丙烯酸酯涂料、水性环氧树脂涂料及水性紫外光固化涂料)的研究进展,并指出了水性涂料的研究方向。
关键词:水性涂料;挥发性有机化合物;水性聚氨酯涂料;水性丙烯酸酯涂料;水性环氧树脂涂料;水性紫外光固化涂料中图分类号:T Q 637 文献标识码:A 文章编号:0253-4312(2009)12-0017-08T h e L a t e s t R e s e a r c hP r o g r e s s i nWa t e r b o r n e C o a t i n g sZ h a n g X i n y a ,W e i X i a ,C h e n H u a n q i n(S c h o o l o f C h e m i s t r y a n dC h e m i c a l E n g i n e e r i n g S o u t hC h i n aU n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ,G u a n g z h o u 510640,C h i n a ) A b s t r a c t :T h e d e v e l o p m e n t h i s t o r y o f w a t e r b o r n e c o a t i n g s ,t h e p r e s e n t s t a t u s o f m o d e r n i n d u s t r i a l w a t e r -b o r n ec o a t i n g ,a nd t he r e g u l a t i o n s r e l a t e d t o v o l a t i l e o r g a n i c c o m p o u n d s (V O C )r e l e a s e df r o ms o l v e n t b o r n ec o a t i n g s w e r e r e v i e w ed ,f o c u s i n g o n d i s c u s s i o n o f re s e a r c h p r o g r e s s of s e v e r a l w a t e r b o r n e c o a t i ng s ,s u c ha s w a t e r b o r n e p o l y u r e th a n e c o a ti n g s ,w a t e r b o r n e a c r y l a t e c o a t i n g s ,w a t e r b o r n e e p o x y r e s i nc o a t i n g s a n dw a t e r -b o r n e U V-c u r i n g c o a t i n g s .A n d f i n a l l y ,t h e d e v e l o p m e n t d i r e c t i o n o f w a t e r b o r n e c o a t i n g s i s p o i n t e d o u t . K e y Wo r d s :w a t e r b o r n ec o a t i n g s ;v o l a t i l eo r g a n i c c o m p o u n d(V O C );w a t e r b o r n e p o l y u r e t h a n e c o a t -i n g s ;w a t e r b o r n e a c r y l a t e c o a t i n g s ;w a t e r b o r n e e p o x y r e s i n c o a t i n g s ;w a t e r b o r n e U Vc u r i n g c o a t i n g s作者简介:张心亚(1974—),男,博士,副教授,主要从事乳液聚合、环境友好涂料及相关精细化工产品的研究与开发。
0 引 言涂料是由高分子物质和配料组成的混合物,并能涂覆在基材表面形成牢固附着连续涂膜的新型高分子材料。
1867年美国第一个涂料专利的出现标志着涂料科学与技术的开始[1]。
涂料也是当代工业的一个不可缺少的配套材料。
它与塑料、黏合剂、合成橡胶、合成纤维成为五大合成材料。
涂料在制造、施工、干燥、固化和成膜过程中向空气中散发的挥发性有机化合物(V O C )是重要的环境污染物之一,对人体健康和环境构成了严重的污染和威胁。
为此,世界各国都制定了相应的环保法规,限制涂料中V O C 的排放,如德国A T -L u f t 法规、美国的66法规、1994年的“欧盟指令”以及2008年加拿大的“建筑涂料挥发性有机化合物(V O C )浓度限量法规提案”等。
我国于2001年针对10种室内建筑装修材料制定了强制性的安全标准,2008年更是建立了“中国涂料低污染化发展安全国家体系标准”,包括涂料中有害物质的测试方法标准(如V O C 的测定差值法、V O C 的测定气相色谱法和乳胶漆中V O C 的测定等)和涂料中有害物质限量产品标准(如溶剂型木器涂料中有害物质的限量和内外墙中有害物质限量等)。
V O C 来源于涂料的主要组成物质———分散介质和成膜物,水性树脂生产技术的进步和发展,使得水性涂料逐步替代溶剂型涂料成为可能。
水性涂料所用的树脂是以水为载体合成的,目前广泛应用的有水性丙烯酸涂料、水性聚氨酯涂料等。
与溶剂型涂料相比,它最大的优点就是V O C 含量较低、无异味、不燃烧且毒性低,但它也存在耐水性和耐溶剂性差、硬度低、光泽和丰满度差以及干燥速度慢等缺点。
本文综述了水性聚氨酯(WP U )涂料、水性丙烯酸酯涂料、水性环氧树脂涂料、水性紫外光(U V )固化涂料等几类主要的水性涂料。
1 W P U 涂料WP U 涂料具有耐磨、光亮、较强的附着力、良好的装饰性和透湿透气性等优点,广泛应用于木器涂料、汽车涂料、纸张涂料、皮革装饰剂等。
但其固含量低、耐水性差、干燥速度慢、耐热性不够等缺点限制了其进一步的推广应用。
因此通过改性制备性能优异的W P U 涂料一直是人们追求的目标。
WP U 涂料按使用形式可分为单组分和双组分。
1.1 单组分W P U 涂料单组分WP U 属热塑性树脂,聚合物相对分子质量较大,17第39卷第12期涂料工业V o l .39 N o .122009年12月P A I N T ＆C O A T I N G S I N D U S T R Y D e c .2009成膜时只是水挥发到环境中,符合环保要求且操作简单。
与双组分W P U相比,单组分的耐化学品性、耐溶剂性欠佳,硬度和光泽也较低。
通过丙烯酸酯改性、环氧树脂改性和交联改性可以提高W P U的性能。
丙烯酸酯改性聚氨酯复合乳液(简称P U A)比丙烯酸酯乳液与聚氨酯乳液物理共混体系的性能更优异且稳定性也好,一般用于水性中高档木器面漆。
引入蓖麻油,采用核壳工艺以及对W P U进行超支化改性,制得乳液的耐水性和耐溶剂性及其胶膜的硬度、光泽等性能都得到明显改善[2-5]。
除此之外,杂化聚合技术也是研究的热点。
以WP U大单体分子为表面活性剂,将丙烯酸单体加入到种子乳液中,制备以丙烯酸树脂为核,聚氨酯为壳的水性丙烯酸-聚氨酯的杂合体,不同比例的丙烯酸酯/聚氨酯乳液,其微观结构和涂膜的性能均不同[6]。
最近,研究出一种能利用可再生资源制备的新型环保的杂合体,是将丙烯酸酯单体加入以大豆油为分散介质的水性聚氨酯中,过硫酸钾盐为引发剂进行乳液聚合制得了新型环保水性丙烯酸酯-聚氨酯杂合体,这种产品符合环保要求且降低了生产成本[7]。
环氧树脂共聚改性WP U是将环氧树脂与聚合物多元醇同时加入并与多异氰酸酯同时反应。
环氧树脂较高的支化度引入到P U或者P U A主链上,乳液的耐水性以及涂膜的附着力、干燥速率和耐水性等性能都有显著提高[8-9]。
将硅烷取代的端基引入到水性聚氨酯的预聚物中,再与羧酸反应制得的水性硅取代环氧树脂-聚氨酯杂化体,已取得发明专利[10]。
交联改性可以进一步提高WP U涂料的机械性能和耐化学品性能。
相比用多官能度的材料向P U分子中引入内交联外[11],应用得更多的是自交联。
将功能性单体(M M A、S t等)和带羰基单体(如双丙酮丙烯酰胺D A A M)接枝在P U链上,带羰基的聚氨酯-丙烯酸酯共聚物与己二酸二酰肼(A D H)发生自交联反应(即酮肼交联)[12],产品广泛地应用于木地板涂料及家具涂料等。
以甲苯二异氰酸酯(T D I)、聚环氧丙烷二醇(P P G)、环氧树脂等为主要原料合成的WP U大单体作为表面活性剂,以半连续乳液聚合工艺合成的核壳结构的水性聚氨酯-丙烯酸酯-环氧树脂的杂化体,有机结合了三者的优异性能,可应用于防腐材料[13]。
1.2 双组分W P U涂料自20世纪90年代初,J a c o b s[14]成功开发出一种能分散于水中的多异氰酸酯固化剂,从而使双组分WP U涂料真正开始进入实际应用研究阶段。
双组分WP U涂料是将含—N C O基团的交联固化剂(也称A组分)加入到含羟基的水性多元醇乳液(也称B组分)组成双组分体系,A组分进入乳液微粒内,与B组分大分子链上的活性基团反应,或在成膜的过程中形成交联结构,以提高相对分子质量从而改善其硬度、光泽、耐磨性及耐热性等。
它将双组分溶剂型涂料的高性能和水性涂料的低V O C含量结合起来,是一种环境友好涂料,已成功地应用于木器上,是目前水性涂料的研究热点[15]。
但它开发的难点在于A组分中的—N C O基团会和水反应并放出二氧化碳,导致适用期短以及涂膜起泡,交联密度、光泽下降等;由于多元醇的相对分子质量较低且固含量不高导致干燥速度慢;亲水基团的引入导致耐水性不佳等。
针对以上问题,研究者对A组分和B组分分别进行了探讨。
1.2.1 A组分多异氰酸酯固化剂是影响涂膜性能的重要因素。
用于双组分WP U涂料的固化剂分为两类:未改性的多异氰酸酯和改性的多异氰酸酯。
要将未改性的多异氰酸酯用于双组分体系,就必须尽量使用黏度和反应活性低的多异氰酸酯,这是由于大多数未改性的多异氰酸酯很难与羟基组分均匀混合,增加了相分离的可能性,因而在双组分水性体系中的应用受到限制[16]。