水性聚氨酯 涂料.
水性聚氨酯
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。
水性聚氨酯涂料
水性聚氨酯的发展前景
尽管水性聚氨酯还存在很多缺陷，但随着环保意识的不断增强，为 水性聚氨酯涂料必将进入广泛应用阶段。从目前的研究可以看出，水性 聚氨酯存在以下发展趋势： (1)为了改善树脂的耐水性、耐化学品性主耐候性，用有面硅改性、丙烯 酸改性的研究将得到进一步发展。 (2)水性热固化聚氨酯用的封闭剂及交联剂将是今后一段时期的研究重 点，目的是在提高交联后涂膜性能的同时，进一步降低固化温度。 (3)水性聚氨酯一直缺乏各种相关专用助剂，随着市场需求的扩大，水 性应用助剂的研究以及商品化步伐将进一步加快。 总之，水性聚氨酯涂料的研究正朝着低成本、高性能、应用领域拓宽等 方向取得突破。随意着新工艺和新技术的不断出现，水性聚氨酯涂料将 会得到更大发展。
丰满度差
干燥速度慢
缺陷
硬度低，高温回粘
耐水，耐溶剂，耐污 性差
木器涂料要求是在施工时尽可能低的挥发性有机溶 剂、快干、耐磨损、耐沾污、施工方便。水性聚氨 酯涂料恰恰满足这些要求，特别是脂肪族聚氨酯类 分散体与水可分散的多异氰酸酯的。组成的水性双 组份聚氨酯涂料。
水性聚氨酯涂料的改进方法
具体实例
优选了最佳配方制备了水性聚氨酯涂料，当润湿剂w =0．3% ，共溶剂w =5% ，消泡剂w =0．02%，增稠剂 w =0．04% 时，配制的水性聚氨酯木器清漆涂膜具 有较高的光泽、硬度和较好的装饰性能，光泽达到 93．6％ ，摆杆硬度0．51，透明无泡，流平性好。 蔡佳斌 等人制备了一种水性聚氨酯木器涂料，在 3．4 kW 微波干燥6 min，明显加快了水的挥发，减 少异氰酸酯和水的副反应。
水性聚氨酯的发展史
1967年，聚氨酯乳液首次实现工业化 1972年，Bayer公司率先将聚氨酯水乳液用作皮革涂饰剂，开始大量
常用水性聚氨酯涂料配方
常用水性聚氨酯涂料配方
水性聚氨酯涂料是一种环保型涂料，具有良好的附着力、耐磨性、耐化学物质腐蚀、耐水性和气相透性等特点，被广泛应用于家具、建筑、汽车和木制品等领域。
以下是几种常用的水性聚氨酯涂料配方。
1.签发箱木器涂料：
-异丙醇：250克
-水：150克
-异六亚甲基二异氰酸酯：250克
-超稀的尿素醛树脂：20克
-环氧丙烷：5克
-搅拌20分钟
2.家具聚酯颜料涂料：
-赛白粉：50克
-环氧乙烷：100克
-偶乙烯二胺：100克
-福尔马林：100克
-含有聚酯树脂的溶剂：200克
-混合均匀
3.乳胶聚酯家具涂料：
-乳胶乳：150克
-聚酯树脂：70克
-聚醚：30克
-偶乙烯二胺：10克
-油漆稠化剂：10克
-搅拌均匀
4.汽车防腐聚酯漆配方：
-聚丙烯酸：400克
-聚醋酸乙烯酯单体：300克
-溶剂：50克
-铝粉：300克
-适量的颜料
-混合均匀后添加固化剂
5.木器底漆：
-乳胶乳：400克
-聚酯树脂：200克
-环氧底漆：100克
-偶乙烯二胺：10克
-钛白粉：150克
-油漆稠化剂：10克
-混合均匀
以上是几种常用的水性聚氨酯涂料配方，每种涂料的成分比例和配方可以根据具体需求进行微调。
值得注意的是，使用涂料时需严格按照产品说明书操作，确保操作安全和涂层质量。
水性聚氨酯及其改性方法
水性聚氨酯及其改性方法水性聚氨酯（Waterborne Polyurethane，WPU）是一种以水为分散介质的聚氨酯树脂。
相比于传统的有机溶剂型聚氨酯树脂，水性聚氨酯具有环保、无毒、低挥发性、易操作以及涂膜性能优良等特点。
因此，在目前的涂料、胶黏剂、纺织品等领域得到了广泛的应用。
水性聚氨酯的制备方法主要有两种：溶剂法和水分散法。
溶剂法是先将聚合物和有机溶剂混合，然后加入异氰酸酯单体进行反应，最后除去有机溶剂得到产品。
溶剂法制备的水性聚氨酯具有分散性好、颗粒细、粘度低等特点。
而水分散法是利用乳化剂或分散剂使聚合过程发生在水中，再通过蒸发水分形成聚氨酯分散体，最后通过过滤去除杂质得到产品。
水分散法制备的水性聚氨酯无需有机溶剂，更加环保。
1.交联改性：通过引入交联剂，如多异氰酸酯、多醇等，使聚氨酯形成三维网络结构，增强其耐磨性、耐化学品性、耐温性等性能。
2.聚合物分散法：将其他合成树脂或聚合物分散到水性聚氨酯中，形成复合体系，提高涂膜的性能，如增强耐候性、耐刮擦性、硬度等。
3.功能性改性：在水性聚氨酯体系中引入改性剂，如改善流平性和润湿性的表面活性剂、增强抗静电的导电剂等，以增强涂膜的特殊性能。
4.纳米增强：通过引入纳米颗粒，如氧化锌、氧化硅等，以增加涂层的硬度和耐用性。
5.共聚改性：将其他具有特殊功能的单体引入水的聚氨酯反应体系中，并进行聚合，以获得具有特殊性能的共聚物。
综上所述，水性聚氨酯作为一种环保、优良性能的树脂，广泛应用于各个领域。
通过不同的改性方法，可以进一步提高水性聚氨酯的性能，满足不同应用领域的需求。
随着技术的进步，水性聚氨酯的制备方法和改性方法也将不断创新和发展。
水性聚氨酯涂料标准
水性聚氨酯涂料标准水性聚氨酯涂料是一种环保型涂料，具有优异的耐候性、耐化学性和耐磨性，广泛应用于建筑、汽车、家具等领域。
为了确保水性聚氨酯涂料的质量和性能稳定，制定了一系列的标准来规范其生产和应用。
本文将对水性聚氨酯涂料标准进行详细介绍。
首先，水性聚氨酯涂料的标准主要包括产品质量标准和测试方法标准。
产品质量标准主要包括外观、干燥时间、耐水性、耐化学性、附着力等指标，以确保涂料的质量稳定。
测试方法标准则是为了对产品质量进行检测和评定，包括外观检验、干燥时间测定、耐水性测试、耐化学性测试、附着力测试等。
其次，水性聚氨酯涂料标准的制定是为了保障涂料的质量稳定和性能可靠。
通过严格的产品质量标准和测试方法标准，可以有效地控制生产过程中的质量，确保产品符合国家标准和行业要求。
同时，标准化的生产和测试方法也有利于不同厂家之间的产品比较和技术交流，促进行业的健康发展。
另外，水性聚氨酯涂料标准的执行对于保护环境和人体健康也具有重要意义。
作为一种环保型涂料，水性聚氨酯涂料的标准执行可以有效地减少挥发性有机化合物（VOCs）的排放，降低对环境的污染。
同时，标准化的产品质量也可以保障使用者的健康和安全。
最后，水性聚氨酯涂料标准的不断完善和更新是行业发展的必然趋势。
随着科学技术的不断进步和市场需求的不断变化，涂料标准也需要不断地进行修订和完善，以适应新材料、新工艺和新应用的发展。
只有不断地完善标准，才能更好地促进行业的健康发展。
综上所述，水性聚氨酯涂料标准的制定和执行对于保障产品质量、环境保护和促进行业发展具有重要意义。
只有严格执行标准，不断完善标准，才能推动水性聚氨酯涂料行业朝着更加环保、高效、可持续的方向发展。
希望通过本文的介绍，能够加深对水性聚氨酯涂料标准的理解，推动行业的健康发展。
水性聚氨酯
外乳化法
自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。 自乳化法制得的水性聚氨酷，乳液粒径小，稳定性高， 成膜性、粘附性好，是目前制备水性聚氨酯的主要方 法。
引入的亲水基团
自乳化制备水性聚氨酯的主要方法：
1.溶液法是在低沸点的能和水充分混合的惰性溶剂 (如丙酮、
甲乙酮和四氢呋喃，由于大多数采用丙酮为溶剂，故溶液法又被广
氢键的影响： 氢键可直接影响力学性能外，还可以影响聚集态结构。 如硬段之间的氢键能促进硬段的取向和有序排列，有利于 微相分离。 耐热性能与结构的关系： 聚氨酯的耐热性可用其软化温度和热分解温度来衡量。 一般来说，分子量提高，硬段的刚性和比例增加，交联密 度增大，均有利于提高软化温度。聚氨酯的分解温度则取 决于大分子结构中各基团的耐热性。
1. 按外观分类
名称 状态 外观 水溶液 溶解~胶体 透明 分散液 分散 半透明乳白 乳液 分散 白浊
粒径，μm
分子量
<0.001
1000~10000
0.001～0.1
数千～20万
>0.1
>5000
聚氨酯疏水性强，不能直接溶于水，也很难分散在水中。因此，用传统的工 艺先合成聚氨酷后，再分散到水中的方法不能制得水性聚氨酯，又由于异氰 酸酯遇水即迅速反应，也很难在水中进行制备，因而必须采用新的方法来合 成水性聚氨酯。
水性聚氨酯
2016.9.3
水性聚氨酯概念 水性聚氨酯分类 水性聚氨酯制备方法 水性聚氨酯影响性能的因素
水性聚氨酯的概念
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。
水性聚氨酯制备工艺流程
水性聚氨酯制备工艺流程
水性聚氨酯（Waterborne Polyurethane）是一种环保型的涂料，广泛应用于家具、汽车、建筑、包装等领域。
下面介绍水性聚氨酯的制备工艺流程。
首先，准备原料。
水性聚氨酯的制备需要以下原料：聚醚多元醇、聚酯多元醇、异免分散剂、链延长剂、溶剂和助剂等。
第二步，制备预聚体。
将聚醚多元醇、聚酯多元醇和异免分散剂按照一定比例混合加热，加入催化剂进行反应，形成预聚体。
第三步，加入链延长剂。
将预聚体加热至一定温度，再加入链延长剂，如乙二胺等，进行链延长反应。
链延长剂的选择应根据所需产品的性能要求。
第四步，添加溶剂和助剂。
将制得的聚氨酯溶于溶剂中，并适量添加助剂，如消泡剂、增稠剂和防霉剂等，以提升产品的性能。
第五步，调整pH值。
通过添加酸碱调节剂，调节溶液的pH 值，使其处于适宜的范围内，一般为8-9。
第六步，过滤和检测。
将制备好的水性聚氨酯涂料进行过滤处理，去除其中的杂质，确保产品质量。
同时，进行相应的检测，如粘度、固含量和粒径等。
第七步，包装和储存。
将制备好的水性聚氨酯涂料装入适当的
容器中，密封保存。
在储存过程中，应避免阳光直射和高温环境，以防止涂料的质量受到影响。
总结起来，水性聚氨酯的制备工艺流程包括原料准备、制备预聚体、加入链延长剂、添加溶剂和助剂、调整pH值、过滤和检测、包装和储存等步骤。
在制备过程中，需要注意控制各个环节的条件，保证产品的质量和性能。
水性聚氨酯的主要用途
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。
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丰满度差
干燥速度慢
缺陷
硬度低，高温回粘
耐水，耐溶剂，耐污 性差
木器涂料要求是在施工时尽可能低的挥发性有机
溶剂、快干、耐磨损、耐沾污、施工方便。水性 聚氨酯涂料恰恰满足这些要求，特别是脂肪族聚 氨酯类分散体与水可分散的多异氰酸酯的。组成 的水性双组份聚氨酯涂料。
水性聚氨酯涂料的改进方法
具体实例
木器涂料发展历程
聚氨酯木器涂料产品特性
水性聚氨酯木器漆产品特性： 面漆：具有高耐磨性、良好附着力、不黄变、柔
韧性好等特性，用水稀释VOC≈0。 主要物化性能和指标：
合成工艺
水性聚氨酯涂料的缺陷
聚氨酯水分散体型水性木器漆与溶剂涂料相比，
在节约能源和保护环境方面具有不可比拟的优越 性，没有大量的VOC挥发到空气中，不用有机溶 剂，用水做稀释剂，节约了能源，但缺点也是存 在的，水性木器漆从传统观念来看，在漆膜性能 方面，与溶剂型木器漆相比，干得慢，硬度低、 易回黏，漆膜丰满度上比不上溶剂型木器性聚氨酯涂料的简介 水性聚氨酯涂料的特点 水性聚氨酯涂料的应用 水性聚氨酯涂料的改进
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水性聚氨酯涂料 水性聚氨酯涂料是以水性聚
氨酯树脂为基料并以水为分 散介质的一类涂料。通过交 联改性的水性聚氨酯涂料具 有良好的贮存稳
定性、涂膜机械性能、耐水性、 耐溶剂性及耐老化性能，而且 与传统的溶剂型聚氨酯涂料的 性能相近，是水性聚氨酯涂料 的一个重要发展方向。
水性聚氨酯的发展史
1967年，聚氨酯乳液首次实现工业化 1972年，Bayer公司率先将聚氨酯水乳液用作皮革涂饰剂，开始大量 生产 1975年，得到高性能的聚氨酯乳液 60年代以来，随着各发达国家环保法规的确立和环保意识的增强，水 性聚氨酯涂料取代传统的溶剂型聚氨酯涂料的趋势越来越明显 进入90年代后，水性聚氨酯的发展非常迅速 1967年水性聚氨酯首次出现于美国市场 1972年己能大批量生产 20世纪70．80年代，美、德、日等国一些水性聚氨酯产品已经从开 发试制阶段发展为实际生产和应用，其应用领域己涵盖木器、建筑、 汽车、飞机等众多领域，具有诱人的发展前景
优选了最佳配方制备了水性聚氨酯涂料，当润湿
剂w =0．3% ，共溶剂w =5% ，消泡剂w =0．02%，增稠剂w =0．04% 时，配制的水性 聚氨酯木器清漆涂膜具有较高的光泽、硬度和较 好的装饰性能，光泽达到93．6％ ，摆杆硬度 0．51，透明无泡，流平性好。蔡佳斌 等人制备 了一种水性聚氨酯木器涂料，在3．4 kW 微波干 燥6 min，明显加快了水的挥发，减少异氰酸酯 和水的副反应。
水性聚氨酯的特点
水性聚氨酯是以水为介质
的二元胶态体系，聚氨酯 粒子分散于连续的水相中， 有人也称水系聚氨酯或水 基聚氨酯。与溶剂型聚氨 酯比，水性聚氨酯除了无 溶剂臭味、无污染等优点， 具体如下表
水性与溶剂型聚氨酯涂料的性能比较
性能 溶剂型(油性)聚氨酯涂料 危害健康、污染环境、气味重，易燃物品 水性聚氨酯涂料
毒性
环保型，无气味或低气味， 非易燃品 不良施工条件有可能影响 成膜强度，弹性优于油性 涂料 对个别溶剂的抵抗性，不 如油性涂料
强度
成膜容易，强度稳定
耐用性
某些油性涂料易发霉，需要添加防霉剂
粘结性
保色性
粘结性通常优于水性涂料，特别是对已粉 化表面
保色性欠佳，日晒下颜色逐渐变
粘结性广泛，对某些基质 的粘结性不如油性涂料
淡保色性优异
水性聚氨酯涂料的应用
随着人们环保意识的加强和各国环保法律法规对挥发性
有机化合物(VOC)排放量的限制,水性聚氨酯的研究与 开发日益受到重视。 水性聚氨酯涂料,不仅具有无毒无臭味、无污染、不易 燃烧、成本低、不易损伤被涂饰表面、施工方便、易于 清理等优点,还具有溶剂型聚氨酯涂料所固有的高硬度、 耐磨损等优异性能,因而在木器涂料、汽车涂料、建筑 涂料、塑料涂料、纸张涂层以及织物和皮革涂饰等许多 领域得到了广泛的应用。 水性聚氨酯作为木器涂料最早进入市场的是保龄球投道 涂料和体育馆地板涂料，目前已经被广泛应用于木器涂 料行业。
水性聚氨酯的发展前景
尽管水性聚氨酯还存在很多缺陷，但随着环保意识的不断增强，为 水性聚氨酯涂料必将进入广泛应用阶段。从目前的研究可以看出，水 性聚氨酯存在以下发展趋势： (1)为了改善树脂的耐水性、耐化学品性主耐候性，用有面硅改性、丙 烯酸改性的研究将得到进一步发展。 (2)水性热固化聚氨酯用的封闭剂及交联剂将是今后一段时期的研究重 点，目的是在提高交联后涂膜性能的同时，进一步降低固化温度。 (3)水性聚氨酯一直缺乏各种相关专用助剂，随着市场需求的扩大，水 性应用助剂的研究以及商品化步伐将进一步加快。 总之，水性聚氨酯涂料的研究正朝着低成本、高性能、应用领域拓宽 等方向取得突破。随意着新工艺和新技术的不断出现，水性聚氨酯涂 料将会得到更大发展。
改性后的优点
单组份改进方法 环氧树脂改性 有机硅、氟改性 丙烯酸改性 交联改性 优点 提高了乳液涂膜的附着力、干燥速率、涂膜硬度和耐 水性； 制得具有优异附着力、耐水 性和力学性能水性木器涂料。 可降低涂料的成本，提高涂料的干燥性、填充性、透 明度、光泽、湿附着力和流平 有助于减小粒径，调整聚氨酯水分散体的表面张力， 改进聚氨酯水分散清漆对木材毛细孔的渗透能力和 提高粒子聚结的速度和程度，缩短涂膜的干燥时间， 从而可获得性能优异的涂膜。