水性聚氨酯技术进展_王利军
磺酸盐型水性聚氨酯的研究进展
磺酸盐型水性聚氨酯的研究进展首先，磺酸盐型水性聚氨酯的合成方法方面，研究人员借鉴了传统的聚氨酯合成方法，在原料选择、反应条件控制等方面进行了调整和优化。
采用酸化反应、缩聚反应等工艺，通过控制反应条件，成功合成了一系列磺化度不同的水性聚氨酯。
研究表明，磺化度的增加可以显著改善聚氨酯的溶解性和光敏性能，提高其在水中的分散性和相容性。
其次，磺酸盐型水性聚氨酯的性能调控方面，研究人员通过改变聚氨酯的配比、反应时间、反应温度等参数来调控其分子结构和性能。
磺酸盐型水性聚氨酯具有优异的机械性能、热稳定性和耐化学性能，在应用中表现出较好的性能，但也存在一定的缺陷。
研究人员通过调控合成条件和添加功能化单体等方法，成功改善了其柔韧性、耐溶剂性和耐高温性能，使其在更广泛的领域得到应用。
再次，磺酸盐型水性聚氨酯应用领域方面，研究人员通过对其性能的研究，发现其具有优异的表面活性性能和胶凝性能，在涂料、粘合剂、印刷油墨等领域具有广泛的应用前景。
研究人员还通过改变聚氨酯的结构和添加功能化单体等方法，成功将其应用于医学材料、电子材料、纺织材料等领域，展示了广阔的应用前景。
最后，磺酸盐型水性聚氨酯的未来发展方向。
尽管磺酸盐型水性聚氨酯在各个领域都有着良好的应用前景，但其在性能和应用方面仍然存在一定的局限性。
因此，今后的研究工作应集中在以下几个方面：一是进一步完善磺酸盐型水性聚氨酯的合成方法，提高其合成效率和产率；二是增强其性能调控能力，提高其力学性能、热稳定性等方面的优异性能；三是拓宽其应用领域，进一步改善其在医学材料、电子材料等领域的应用效果，推动其产业化进程。
总之，磺酸盐型水性聚氨酯作为一种新型的水溶性聚合物，具有广泛的应用前景。
在其研究中，通过合成方法的优化，性能调控的改善以及应用领域的拓宽等方面取得了显著的进展。
然而，还存在一些亟待解决的问题，需要进一步深入研究与探索。
相信在不久的将来，磺酸盐型水性聚氨酯将在各个领域发挥更为重要的作用。
水性聚氨酯表面活性剂的研究进展
新 型高 分子 表面 活性 剂 。
化或 破乳 、 消泡 、 溶 、 稠 、 增 增 絮凝 等作 用 ， 化 工 、 在 纺 织、 印染 、 机械 、 油 等 领域 有 广 泛 的应 用 。许 多 聚 石 合物 具有 双亲 性分 子 结 构 和 表 面 活性 ， 年来 已发 近 展为 ～类 新型 的表 面 活 性 剂 ， 中聚 氨 酯 就是 非 常 其
重要 的一类 聚合 物 。 聚氨 酯 是 一 类 分 子 链 中含 有一 Ｎ ０ 一 的 大 ＨＣ ０
１ 水性 聚氨 酯表 面活 性 剂 的分类
水性 聚 氨酯 表面 活性 剂按 照其 在反 应体 系 中所 起 的作用 不 同 ， 分为 非反 应 型和反 应 型 ； 照水性 可 按 聚氨 酯表 面活 性剂 引入 的亲 水 基 团结 构 不 同 ， 可分 为非 离 子型和 离 子型 ； 除此 之外 ， 性聚 氨酯 表 面活 水
量 的限制 ， 性 聚 氨 酯 获 得 了 广 泛 的研 究 和 应 用 。 水 水性 聚氨酯 是一 种分 子链 上含 有 亲水性 基 团 的聚氨 酯 ，０世 纪 ９ ２ ０年代后 期 ， 性 聚氨 酯 的 发展 进 入 高 水 潮 ， 多水性 聚氨酯 改性 产 品相 继 问世 ， 许 其应 用 范 围
不断拓展 ， 使用性能不断提高 ， 并逐渐应用于皮革涂 饰 、 物 整 理 、 物 涂 层 、 粘 剂 、 张 涂 饰 等 织 织 胶 纸
领 域 ～ 。
基金项 目： 南省表界面科学重点实验室开放课题基 金资助项 目； 河 河南 省第 ７ 科 资助项 目。
（ ｏ ８～ ０ ０年 ） ２０ ２ １ 省级应用化 学重点学
水性聚氨酯技术的国内外最新研究进展
２）先合成含亲水基团的聚氨酯预聚体，再外加乳化剂或自乳化将其分散于水中并以此为种子 乳液，然后滴加引发剂和丙烯酸酯单体来进行乳液聚合，合成具有核一壳结构的ＰＵＡ复合乳液。 ３）两种乳液以分子线度互相渗透，然后进行反应，形成高分子互穿网络的ＰＵＡ复合乳液。这些 方法巧妙地提高了ＰＵ和ＰＡ的相容性。 ４）合成带ｃ＝Ｃ双键的不饱和氨基甲酸酯单体，然后将该大单体和其他丙烯酸酯单体进行乳
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图１制备过程
Ｖｉｌａｓ
Ｄ．Ａｔｈａｗａｌｅ［１３］分别采用冷拼法和半连续乳液聚合法制备了聚丙烯酸酯改性水性聚氨酯杂
化乳液。研究发现采用半连续乳液聚合法制备的杂化乳液耐化学品性能和机械性能均较冷拼法所 得的共混乳液提高，且当丙烯酸酯和聚氨酯之间的比例大约为５０：５０时，对水性聚氨酯性能提高的 促进效果最佳。
１聚丙烯酸酯改性水・性聚氨酯
聚丙烯酸酯（ＰＡ）树脂具有优异的耐光性、耐候性，受紫外光照射不易黄变，耐酸、碱、盐腐蚀，柔 韧性高和对颜料极佳的润湿性。同时由于其低廉的价格和优异的性能，其在涂料工业中的地位是毋 庸置疑的。用聚丙烯酸酯改性水性聚氨酯（ＰＵＡ）可将聚氨酯较高的拉伸强度和抗冲强度、优异的耐 磨性与聚丙烯酸酯树脂良好的附着力、耐候性有机结合，是制备高固含、低成本水性树脂的好办法， 这种方法在提高水性聚氨酯树脂性能的同时又降低了成本，从而开拓了市场。国外已经在很多领域 有了广泛的应用，国内起步相对较晚。聚丙烯酸酯与水性聚氨酯共聚物薄膜的强度、断裂伸长率及耐 溶剂性均比共混物优越，因为共混只是两种树脂的机械混合，而共聚则改变了树脂的内部结构。 １．１聚丙烯酸酯改性水性聚氨酯的方法 丙烯酸酯改性水性聚氨酯的方法很多，共聚乳液的制备方法主要有以下几种： １）ＰＵ乳液和ＰＡ乳液共混，外加交联剂，形成聚氨酯一聚丙烯酸酯共混复合乳液；成膜时，聚氨 酯乳液跟聚丙烯酸酯乳液通过交联剂结合起来。这种复合乳液兼具两种纯乳液的性能，且通常介于
PLA基可降解水性聚氨酯的制备及织物防水透湿涂层构建
PLA基可降解水性聚氨酯的制备及织物防水透湿涂层构建PLA基可降解水性聚氨酯的制备及织物防水透湿涂层构建随着人们对环境问题的越来越关注，可降解材料开始受到广泛关注。
在这种背景下，PLA（聚乳酸）基可降解水性聚氨酯材料因其生物可降解性能和良好的物理化学性质而备受青睐。
本文将介绍PLA基可降解水性聚氨酯的制备工艺，并探讨了其在织物防水透湿涂层中的应用。
首先，制备PLA基可降解水性聚氨酯的主要步骤包括原料准备、聚合反应和分散稳定。
在原料准备中，我们需要准备PLA、多元醇、二异氰酸酯等材料。
在聚合反应中，将这些材料按一定的配比加入反应釜中，通过一系列的反应和调整条件来实现聚合反应。
最后，通过添加表面活性剂和分散剂等物质，对反应体系进行分散稳定。
接下来是织物防水透湿涂层的构建。
有许多方法可以实现织物的防水透湿性能，如涂覆法、模切法和印花法等。
在本文中，我们以涂覆法为例进行介绍。
首先，将预先制备好的PLA基可降解水性聚氨酯涂料通过涂布设备涂覆在织物表面上。
在涂布的过程中，需要控制涂料的粘度、涂布速度和温度等参数，以保证涂覆均匀且质量可靠。
接下来，将涂布后的织物在恰当的条件下进行固化处理，以提高涂层的附着力和耐久性。
PLA基可降解水性聚氨酯涂层不仅具备良好的防水性能，还具有良好的透湿性能。
这主要得益于PLA基聚氨酯涂层的微孔结构和超分子结构。
涂层中的微孔结构使其具有一定的透气性，可以通过调节涂层的孔径和密度来控制透湿性能；而超分子结构则可以提供一定的水蒸气渗透通道，进一步提高透湿性能。
此外，由于PLA的可降解性能，该涂层在使用寿命结束后可以自然降解，减少对环境的污染。
因此，PLA基可降解水性聚氨酯涂层在纺织品行业具有广阔的应用前景。
例如，它可以应用于户外运动服装、防水帐篷和运动鞋等产品中，提供舒适的穿着体验同时减少对环境的伤害。
综上所述，PLA基可降解水性聚氨酯材料的制备和织物防水透湿涂层的构建是一个重要的研究方向。
交联改性水性聚氨酯的研究进展
热塑 性水 性 聚氨酯 的相 对 分 子 质 量 都 比较 低 ， 且 并
在其 骨架 结构 中存 在 亲 水 性 基 团 ， 干 燥 固化过 程 在 中， 如果成 盐 剂不 能完 全逸 出 ， 么 亲水性 基 团会残 那 留在 体 系 中 ， 涂 膜 耐水 性 与溶 剂 型 聚 氨 酯 有一 定 则 的差距 ， 限制 了水性 聚 氨酯 的应用 范 围 ． 。 ４ Ｊ 交联改 性是 指在 聚 合物 中引 入可 以与 其分 子链
乳 液涂 膜 的力 学性 能 、 耐溶 剂性 能 的影 响 。其 合 成 步 骤是 在聚 氨酯 预 聚 体 制 备过 程 中 ， 入 少 量 聚 醚 加
三元 醇 ， 制备 了具 有 内交联 结构 的水性 聚氨 酯乳 液 。 研究 结 果表 明 ， 随着 内交联 剂用 量 的增加 ， 膜对 丙 涂 酮 的溶胀 率 和伸 长率 都 下 降 ； 耐 溶 剂 性 能 测试 结 但
１ ２ 羰基 和酰 肼基 团 的交联 改 性 ．
合成 水性 聚 氨酯 的原料 主 要包 括聚 氧化 丙烯 二
醇、 多异氰 酸酯 和扩 链 剂 。在 聚氨 酯 预 聚 体 的 制 备 过程 中 ， 过 采 用 少 量 ≥３官 能 度 的多 元 醇替 代 二 通
羰 基和 酰肼 基 团交联 改性 的原理是 一 种水抑 制 性 交联 反应 ， 是利 用 羰 基 和 酰 肼 基 在 中性 或 者 弱 酸
磨性 、 韧性 、 低温 性 和 耐 疲 劳 性 等 ， 是 大 多数 柔 耐 但
醇 （ 三羟 甲基 丙烷 ） 为 扩链 剂 ， 如 作 就可 以 向聚 氨酯 分 子 中引入 内交 联 ， 备 出具 有 一 定 支 化度 和交 联 制
度 的水 性 聚氨酯 乳 液 。 Ｃ ｏａ ｊ 究 了三 官 能度 多元 醇 的用量 对 ｏ ｇｎＲ Ｇ ７ 研
水性聚氨酯应用与技术进展
水性聚氨酯应用与技术进展水性聚氨酯是聚氨酯溶解或分散于水中形成的二元胶态体系，经历6 0 多年的发展，水性聚氨酯制备技术已日趋完善。
而近年来，随着溶剂价格的不断飙升，加之人们对环保的关注和各国对挥发性有机化合物及有毒物的限制日趋严格，更使以水为介质的高环保、低消耗的水性聚氨酯日益得到重视，成为市场追逐热点，对水性聚氨酯技术的研究和应用的开发也进入一个重要时期，目前正朝着多品种、多功能、低消耗、优品质等方向发展。
随着水性技术的不断进步，水性聚氨酯的应用领域随之逐步扩大，目前主要集中在皮革、织物整理、涂料、胶粘剂等领域。
1.皮革(1)皮革涂饰剂水性聚氨酯皮革涂饰剂是国内最早研究的水性聚氨酯树脂，到目前为止也是产量最大的品种。
水性聚氨酯作为皮革用涂饰剂，可与溶剂型聚氨酯相媲美，并可减少公害。
用聚氨酯乳液涂饰后的皮革，具有光亮、丰满、手感好、耐磨、不易断裂等优点，克服了聚丙烯酸类树脂涂饰剂热粘冷脆的缺点，因而聚氨酯乳液常用于生产高档皮革制品。
根据皮革行业新的需求，已研究开发出防尘耐污型皮革涂饰剂：氟改性的水性聚氨酯树脂在皮革和涂料耐污防尘方面性能都有显著提高，应用前景十分广泛。
(2)人造革树脂水性聚氨酯作为人造革浆料目前是最热门的聚氨酯材料发展领域之一。
水性聚氨酯合成革树脂具有无毒、无污染、施工方便、安全等特点，是溶剂型合成革聚氨酯树脂的主要替代品。
由于具有良好的成膜性能，水性聚氨酯合成革树脂适用于合成革、移膜革、超纤材料等的喷涂或滚涂面层加工，可直接涂布，也可转移法施工。
各种不同模量以及不同特性的树脂产品可以满足不同制品的要求，制成品具有高强度、高弹性、耐寒、耐弯折、耐剥离、耐紫外线、耐水解、耐湿热、耐溶剂以及手感良好等特点。
水性聚氨酯树脂在鞋革上的应用最大的问题是耐折问题。
在应用上具体表现在合成很软的水性聚氨酯树脂时成膜会发粘：合成硬的水性聚氨酯树脂延伸率低，耐弯折性差。
国内水性聚氨酯人造革树脂的研究主要是提高分子链段的规整性，使弹性好(如采用TDI和MDI混合的异氰酸酯，采用提高链的规整性的二元醇) 用硅氧烷改性水性聚氨酯和丙烯酸酯改性水性聚氨酯树脂以解决软粘的问题。
水性聚氨酯涂料技术研究进展
水性聚氨酯涂料技术研究进展水性聚氨酯涂料是一种环境友好型涂料，具有优异的性能和广泛的应用前景。
随着人们环保意识的不断提高，水性聚氨酯涂料的研究和应用愈加受到。
本文将综述水性聚氨酯涂料的背景、研究现状、研究方法、研究结果、结论与展望以及水性聚氨酯防腐涂料的发展历程可以追溯到20世纪90年代初，当时人们开始环保和健康，推动了水性涂料的研究和开发。
随着技术的不断发展，水性聚氨酯防腐涂料的应用范围越来越广泛，涉及到石油、化工、冶金、汽车、船舶、桥梁等领域。
目前，国内外对于水性聚氨酯防腐涂料的研究主要集中在配方设计、工艺流程、原料选择、质量控制等方面。
在配方设计方面，水性聚氨酯防腐涂料的成膜物质以聚氨酯为主，同时还需要加入各种功能助剂和填料，以改善涂料的性能。
在工艺流程方面，水性聚氨酯防腐涂料的制备主要涉及混合、搅拌、研磨、过滤等步骤。
在原料选择方面，需要选择低毒性、高性能的原料，以确保涂料的安全性和稳定性。
在质量控制方面，需要对涂料的成分、性能和稳定性进行严格把控，确保产品的质量。
目前，水性聚氨酯防腐涂料已经取得了显著的研究成果。
涂层的防腐性能、物理机械性能、耐化学试剂性能等指标均得到了显著提升。
水性聚氨酯防腐涂料还具有很好的耐磨性、耐候性和抗紫外线性能，可以在各种恶劣环境下使用。
展望未来，水性聚氨酯防腐涂料在工业防腐、海洋防腐、交通防腐等领域的应用前景十分广阔。
在工业防腐方面，水性聚氨酯防腐涂料可以应用于石油、化工、冶金等行业的设备防腐，提高设备的耐久性和安全性。
在海洋防腐方面，水性聚氨酯防腐涂料可以应用于船舶、码头、海上平台等设施的防腐蚀保护，提高海洋工程的安全性和可靠性。
在交通防腐方面，水性聚氨酯防腐涂料可以应用于汽车、火车、飞机等交通工具的防腐保护，提高交通工具的使用寿命和安全性。
水性聚氨酯防腐涂料的研究和应用进展顺利，已经得到了广泛应用。
未来，随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展，水性聚氨酯防腐涂料将会发挥更大的作用，为人类的生产和生活带来更多的便利和安全。
高性能水性聚氨酯研究进展
高
分
子
通
报
2008 年 9 月
高性能水性聚氨酯研究进展
闫泽群 , 黄岐善
1 2*
, 喻建明 , 付志峰
2
1
( 1 北京化工大学材料科学与工程学院 , 北京 2 烟台万华聚氨酯股份有限公司 , 烟台
100029;
264002)
摘要 : 综述了近几年水性聚氨酯高性能化研究进 展 , 从 多元醇 分子设 计、 硅 氧烷改 性、 纳 米复合、 可再 生资 源利用、 交联固化等方面进行了综述。电子包装材料利用 磺化多元 醇提高 涂膜断 裂伸长 率并降 低表面电 阻为 1 0 1010 cm2 , 粘合剂应用引入聚二丁烯多元醇提高 涂膜耐 水性和 粘接强度 ; 织 物整理 引入氟 化聚醚多 元醇 提升棉织物耐水性 , 表面接触角达到 147 ; 采用特殊二元醇合 成新型聚酯多醇改进涂膜耐水 性的同时获 得高模 量和 拉伸强度 ; 含羧基聚己内酯二醇可降低水性聚氨 酯乳液粒 径到 20nm 以 下 ; 采 用端羟 基聚二 甲基硅氧 烷降 低涂 膜吸水率和表面能 , 使成膜接触角迅速增加 ; 将碳纳米管、 蒙脱 土、 绿坡缕石和多面体倍 半硅氧烷等 经有机 化改性进行纳米原位复合 , 提升材料力学性能 ; 利用可再生资源进行物理共混提升力学性能 同时达到可 降解目 的 ; 成膜过程引入环氧改性和交联改性 , 提高涂膜硬度、 耐 溶剂性和耐水性。 关键词 : 水性聚氨酯 ; 多元醇分子设计 ; 硅氧烷改性 ; 纳米复合 , 可再生资源 ; 研究进展
[2]
用聚丁二烯改性二元醇, 包括端羟基聚丁二烯多元醇 ( HTPB) 和端羟基丙烯腈 - 丁二烯共
聚二元醇 ( HTBN) , 用 IPDI DMPA 和 HTPB 与 HTBN 制备 DMPA 含量 5% 的 WPU。Yoon 发现增加 HTPB 和 HTBN 含量 , WPU 耐水性增加 , 乳液粒径增加 , 成膜粘接强度和拉伸强度增大。与不含 HTBN 的 WPU 相 比, 含 15% HTBN 的 WPU 粘接强度增加了 100% 。与传统 PPG 型或 PTMEG 聚醚多元醇相比, 引入非极性 HTPB 或含腈基低极性 HTBN 软段可提高聚氨酯软硬段相分离程度, HTBN 含腈基增加了软段间相互作用 力, 由此提升材料力学性能。 1 3 氟化聚醚多元醇 为提高 WPU 耐水性, Jiang 在多元醇中引入短的氟烷基链 , 首先设计合成了氟代氧杂环丁烷单体 , 通过阳离子开环聚合制备含氟聚醚多元醇 PFOX, 并最终制备 WPU, 图 3 是含氟聚醚多元醇 PFOX 的合成
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散在水中, 而内乳化则是在制备聚氨酯预聚体的过 程中先在分子中引入亲水成分, 不需外加乳化剂 , 在 剪切力作用下即可分散在水中。 按照分子中亲水成分的种类 , 水性聚氨酯可以 分为阴离子、 阳离子、 两性、 或者非离子型。而常见 的水性聚氨酯尤其是国内以分子中含有 - COO , [ 19] - SO3 的阴离子型的居多 。 较为常见的制备方法 [ 20, 21] 流程以 及主要的优 缺点归纳如下:
Abstract: T he development o f t he w at erborne poly uret hane t echnolo gy w as review ed- about it s raw m at erials , preparat ion and it s fut ur e. T he relat io n bet w een the st ruct ure and t he properties w as the point w e fo cused on. Key words: f inishing ag ent ; w at erborne po lyurethane; properties 度提高。上世纪 70 年代开始出现有关水性聚氨酯 稳定机理[ 6, 7, 8] 、 相转变过程[ 9] 、 结构和性能关系等 方面的理论研究报告。上世纪 90 年 代后期, 由于 ISO14000 、 绿色化工等环保方 面的要求 , 水性聚氨 酯的发展进入高潮。迄今为止相关专利已超过 800 多个。 按照水性聚氨酯的外观形态和粒径, 可以分为 三类 [ 10] : 聚氨酯水溶液( 粒径小于 0. 001 m, 外观透 明 ) , 聚氨酯分 散液 ( 粒径 0. 001 ~ 0. 1 m, 外 观透 明 ) , 聚氨酯乳液 ( 粒径大于 0. 1 m, 外观白浊 ) 。实 际应用的水溶性聚氨酯大多是聚氨酯水分散体或聚 氨酯乳液 , 而不是真溶液。其原理是先制备聚氨酯 预聚体 , 然后将其通过高 剪切等方法分散 在水中。 制备水分散体或乳液采用的方法有自乳化和外乳化 法。两者最大的差异在于自乳化法不需要另外加入 乳化剂 , 而是在分子链段上引入了亲水成分, 制备的 聚氨酯水分散体或者乳液的性能不受外加亲水性小 分子乳化剂的影响 , 固化后胶膜性能好, 是目前主要 的制备方法。 本文将介绍水性聚氨酯所用原材料各自特性、 聚氨酯制备方法, 并着重探讨聚氨酯材料的结构和 性能之间关系及其发展趋势。
特点 工艺简单 成 本 低 , 产 品质 量 不如 丙酮法 产品质量好 , 重现性好 , 不安全 工艺简 单 , 不 需溶 剂 , 控制 容 易 , 反应不完全 , 产品性能差 产品质量好 , 工艺简单经济
( 四川大学皮革化学与工程教育部重点实验室 , 成都 610065) 摘 要 : 讨 论了水性聚氨酯原材料及其特点 , 水性聚氨酯制备方法 , 以及未来可能的发展趋 势。重点讨论 了结构与
*
性能之间的关系。 关键词 : 涂 饰剂 ; 水性聚氨酯 ; 性能 中图分类号 : T S529 5 文献标识码 : A
Development of Waterborne Polyurethane T echnology
WA N G L i j un, X I N Zhong y in * , ZH A N G Fan, H A N X iang hong ( K ey L aboratory of L eather Chemistry and E ngineering ( Sichuan Univ ersity ) , M inistry of E ducation, Chengdu 610065, China)
收稿日期 : 2004 09 28 第一作者简介 : 王利军 , 男 , 1978 年生 , 工学硕士 * 通讯联系人
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皮革科学与工程
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第 15 卷 身的挥发性能来确定 , 另外还要考虑到对环境的危 害和成本因素 [ 16] 。综合考虑在实际生产中以丙酮 和甲乙酮最为常用。 水溶性 聚氨 酯生 产中 有两 种反 应需 要催 化: NCO/ OH , NCO/ H 2O 。可用的催化剂: 有机锡类催 化剂 DBT DL ( 二月桂酸二 丁基锡 ) , 辛酸 亚锡。辛 酸类的催化剂, 包括四种类型, 脂肪族的有三乙胺、 二乙烯三胺、 二 甲基十 六胺 和双甲 基胺 基乙 基醚 ( NIAX- A- 催化剂) 等。脂肪族胺类有三亚乙基 二胺, N- 乙基 吗啡啉 , N, N - 二 甲基环己 胺等。 醇胺类的有三乙醇胺、 甲基二乙醇胺、 二甲基乙醇和 乙醇胺等。芳香族的有吡啶、 N, N - 二甲基吡啶 等。最常用的三亚乙基二胺 , 三乙醇胺, 三乙胺。 含有羟基或者氨基的低分子量的多官能团的化 合物与异氰酸酯共同作用时起扩链剂和交联剂的作 用。他们影响聚氨酯分子中硬段和软段的关系, 从 而影响产品的性能。扩链剂能和过量的异氰酸酯进 行二次反应 , 生成脲基甲酸酯或者缩二脲而成为交 联剂。可用的有三羟甲基丙烷, 1, 4- 丁二醇, 2, 3丁二醇 , 3, 3 - 二氯 - 4, 4 - 二氨基 - 二 苯基甲烷 ( M OCA) , 山梨醇等。 由于聚氨酯存在老化问题, 主要是热氧化, 光老 化以及水解 , 可以通添加抗氧化剂和光稳定剂和水 解稳定剂而得到缓解。 空间位阻酚及芳族仲胺可以作为抗氧化剂 , 与 亚磷酸酯、 膦、 硫醚等化合物组成复合物效果更好。 效果较为突出的有 2, 6- 二叔丁基对甲酚 ( 防老剂 - 264) , 4, 4- 二叔基辛基 - 二苯胺, 四亚甲基 ( 3, 5- 二叔丁基 - 4- 羟基苯基 ) 丙酸季戊四醇酯 ( 抗氧剂 1010) 。 光稳定剂可以阻止由氧诱发的聚合物的断链反 应。主要包括两种 , 一种是紫外线吸收剂 , 另一种是 位阻胺, 两者复合光稳定性更好。一般的紫外线吸 收剂是苯并三唑系和三嗪系。国内的 U V- 327 效 果也不错。位阻胺常用的牌号为瑞士 Ciba 公司产 T inuvin 292 [ 17] 。 [ 18] 抗水解稳定剂应用最多的为碳化二亚胺 ( 如 Bay er 公司的 St abax ol P 和 St abax ol I) 。
前言
聚氨酯已被广泛地应用于工业和日常生活的各 个领域。用作涂料时 , 由于固化后 , 其涂膜具有良好 的耐磨性、 耐化学品性、 硬度大、 高弹性等优点 , 所以 常用于家俱涂装、 金属的防腐、 汽车涂装、 飞机蒙皮、 [ 1- 4] 地板漆、 路标漆等 。聚氨酯类涂料现已 经成为 涂料业中应用广泛, 增长速度最快的品种之一 , 甚至 有人认为它在行业中所占的比例和增长速度象征着 一个国家涂料工业的发展水平 [ 5] 。 水性聚氨酯是以水为分散介质, 与溶剂型聚氨 酯相比, 具有不燃、 气味小 , 无毒、 无污染 , 节能 , 操作 方便等优点, 已广泛用作皮革涂饰剂、 纺织助剂、 造 纸工业助剂、 涂料和粘合剂等 , 而且还在不断扩大应 用领域。 水性聚氨酯是由著名科学家 P . Schlack 于 1942 年首先通过外加乳化 剂强制分散而 制备的。 1975 年研制成功的自乳化型水性聚氨酯使性能得到大幅
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水性聚氨酯生产原料
生产水性聚氨酯最基本的反应是过量的含有异氰 酸酯基团材料和含有活泼氢的材料反应生成分子量较 小的预聚体, 再经过二元醇或者二元胺扩链, 经过乳化 分散而得。这些在众多的专著和文章里都有较详细的 [ 11, 12] 讨论 。用到的主要原料分为以下几类。 1. 1 二异氰酸酯 常用的二异氰酸酯有芳香族的如 T DI( 甲苯二 异氰酸酯 ) , M DI( 二苯基甲烷二异氰酸酯 ) , 脂肪族 或者脂环族的 H DI( 1, 6- 己二异氰酸酯 ) , IP DI( 异 佛尔酮二异氰酸酯) 以及 H 12 M DI 等十多个品种 , 这 些材料用于制备聚氨酯各有优缺点。 T DI 最为常用 , 价格便宜, 反应活性高, 强度优 于 H DI, 但耐光性差, 易泛黄 ; 在水分子存在的情况 下, T DI 对羟基 的反应 选择性 不如 H DI。而 M DI 常温下为不溶固体, 加热可溶但有刺激性气味。氧 化后生成双醌- 亚胺 , 泛黄比 T DI 更严重。而脂肪 族和脂环族的 H DI 和 IPDI 因为不含有苯环结构 , 合成的聚氨酯不变黄 , 光稳定性好。此外由脂肪族 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 [ 13] 。 1. 2 多羟基化合物( 聚醚多元醇或者聚酯多元醇) 主要品种有聚醚、 聚酯、 聚乙烯醇、 蓖麻油环氧 树脂、 含羟基丙烯酸 ( 酯 ) 聚合物、 羟基有机硅 树脂 等。考虑到聚 酯多元醇存在酯 基的水解稳定 性问 题, 聚醚成为首选。最为常用的聚醚有聚氧化丙烯 二醇和聚氧化丙烯三醇。另外还有价格较贵的聚四 氢呋喃, 主要用于制造耐低温、 耐水解聚氨酯, 综合 性能 很好。而聚乙烯醇价廉 , 水溶性好, 但 强度较 差。蓖麻油制造的聚氨酯有良好的耐低温、 耐水解 [ 14] 以及优良的电绝缘性能 。环氧树脂可以 制造强 度较高, 耐水 解和 高温 的树脂。含羟 基的 丙烯 酸 ( 酯) 在这方面的应 用, 正在发展 出一类称为 P UA 的新材料 , 具有十分出色的性能[ 15] 。 1. 3 相关助剂 生产聚氨酯 需要的助剂 , 主要包括 溶剂、 催化 剂、 扩链剂、 交联剂、 封端剂、 稳定剂、 填料等。另外 还有偶联剂、 增粘剂、 增塑剂和着色剂等。 溶剂主要用于调节粘度, 便于操作。生产聚氨 酯用溶剂必须是 氨酯级溶剂 , 基本不含水, 醇等含 活泼氢的化合物。要求消耗 1mo l 的 NCO 基团所 需溶剂必 须大于 2500g 。通 常有酮 类 ( 甲乙 酮, 丙 酮) 、 芳香烃( 如甲苯 ) 、 二甲基甲酰胺和四氢呋喃等。 选择原则以溶度参数 SP 接近, 极性相似和 溶剂本
第 15 卷第 2 期 2005 年 4 月
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