第六章 聚氨酯涂料
聚氨酯涂料的发展现状及其应用

一、聚氨酯涂料的背景
聚氨酯涂料是由异氰酸酯和羟基化合物反应生成的一种聚合物,具有极其复杂 的分子结构。聚氨酯涂料的组成成分包括多元醇、异氰酸酯、催化剂、扩链剂、 填料和助剂等。随着聚氨酯涂料技术的不断发展,其应用领域不断扩大,成为 当今涂料行业的重要支柱。
二、聚氨酯涂料的发展现状
1、市场前景
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随着我国经济的不断发展和人民生活水平的提高,我国聚氨酯涂料的市场需求 不断增长。目前,我国聚氨酯涂料主要应用于建筑、家具、汽车等领域,其中 建筑领域的应用占据了最大的市场份额。此外,在家具、汽车等领域,聚氨酯 涂料的应用也越来越广泛。
4、行业竞争加剧
随着我国聚氨酯涂料产业的发展,越来越多的企业开始进入这个领域,导致市 场竞争越来越激烈。目前,我国聚氨酯涂料市场的竞争格局已经发生了变化。 以前主要是几家国内大型涂料企业的竞争,现在国内外企业都在这个领域展开 了竞争,价格战也时有发生。一些企业为了争夺市场份额,不惜以低价抢占市 场,这给整个行业带来了极大的压力。
3、技术创新
为了满足市场的不断变化和对性能要求的不断提高,聚氨酯涂料技术创新将成 为未来发展的重要趋势。例如,通过研究新的聚合方法、新的扩链剂和助剂等, 提高聚氨酯涂料的性能;通过开发水性、粉末化和多功能化的技术,推动聚氨 酯涂料向更加环保和高性能方向发展。
参考内容
一、聚氨酯涂料概述
聚氨酯涂料是指以聚氨酯树脂为主要成膜物质的涂料。聚氨酯涂料具有多种优 点,包括耐磨、耐腐蚀、耐低温、耐水和耐温差等。此外,它还具有优异的柔 韧性和附着力,因此被广泛应用于各种领域,如汽车、船舶、建筑、家具等。
四、聚氨酯涂料的未来发展方向
1、政策支持
随着全球环保政策的不断加强,各国政府将会继续出台相关政策,鼓励和推动 环保型涂料的发展,如水性聚氨酯涂料、粉末聚氨酯涂料等。同时,政府还将 加强对有害涂料的限制和淘汰,为聚氨酯涂料等环保型涂料提供更多的市场机 会。
聚氨酯涂料

聚氨酯涂料一、水性双组份聚氨酯应用原理及成膜机理:所谓双组份聚氨酯涂料是由A组分多羟基低聚物和B组分多异氰酸酯组成,最初是直接采用蓖麻油和TDI配置双组份聚氨酯涂料,其涂层具有良好的物理化学性能,但单体TDI 挥发性高毒性大,其后人们将二异氰酸酯与含活泼氢化合物反应合成多异氰酸酯作为B组分。
由于制备的多异氰酸酯相对分子质量大,挥发性低,毒性小,其中代表的多异氰酸酯是TDI/TMP的加成物。
含羟基的低聚物通常有聚酯多元醇、聚醚多元醇、含羟基丙烯酸树脂和蓖麻油衍生物。
性能优异具有代表性的是含羟基丙烯酸树脂。
双组份聚氨酯涂料的成膜是在溶剂体系中的交联反应过程,包含了有机溶剂挥发干燥成膜与反应固化。
A组分与B组分混合后,羟基与异氰酸酯的交联反应立即发生,涂料涂覆在基本表面后交联反应和溶剂挥发干燥同时进行。
交联速度过快,会使涂料的使用期(Pot-life)缩短,同时还会将来不及挥发的有机溶剂包裹在涂层内部而降低涂层硬度。
双组份聚氨酯涂料对水非常敏感,水可以与异氰酸酯反应放出二氧化碳,而使涂层生产气泡。
多异氰酸酯添加在水性高分子体系中,首先被高分子分散体粒子吸附分散,异氰酸酯在分散体粒子表面与水反应形成聚脲壳层,通常来说聚脲具有较好的物化性能而使得水性高分子性能提高。
20世纪90年代初人们成功实现了双组分水性聚氨酯涂料及黏合剂的制备,人们惊奇地发现选择有机多羟基化合物如羟基聚丙烯酸酯与含游离多异氰酸酯的化合物能组成水性双组分涂料。
组合物有数小时的使用期,涂料涂覆在基体上可以获得高性能的交联涂层。
当时人们感到非常惊异,在这种水性体系中,异氰酸酯与羟基的反应能占有一定的地位。
其后开展了大量的理论研究探讨这种奇异现象的机理。
首选,必须选择反应活性较低的异氰酸酯如脂肪族异氰酸酯或脂环族异氰酸酯,它们与水和羟基的反应活性都较低,而在涂料配方中异氰酸酯与水的反应活性低就可使得异氰酸酯在水体系中保持较长时间的稳定存在。
Hegedus等将HDI基多异氰酸酯分散在水中,采用等温量热器测试反应热,第一次放热出现在大约2.6h,其后的放热峰在大约4.8h,在8.2h 到11.8h之间出现大而宽的放热峰。
聚氨酯沥青防腐涂料

聚氨酯沥青防腐涂料聚氨酯涂料是在20世纪后期发展起来的一种新型材料。
它具有耐磨、耐油、耐酸碱、耐水及化学药品和施工范围广等多种优异的性能,是目前综合性能较好的涂料品种之一。
聚氨酯涂料最先是在美、日、德、俄罗斯等工业发达国家发展起来的,我国聚氨酯工业的起步较晚,在聚氨酯涂料方面的研究与开发工作是从1956年开始的,直到1965年才有少量的商品涂料生产1聚氨酯涂料的分类根据涂膜的组成及固化机理,聚氨酯涂料分为单组分和双组分两种形式,按照有机填料的不同又可分为焦油型、非焦油型、聚醚型。
焦油型是以煤焦油做活性填料的聚氨酯涂料。
我国在20世纪80年代研制成功了焦油型聚氨酯防水涂料,并在很多建筑防水工程中广泛应用。
但是焦油型聚氨酯防水涂料对环境污染严重,产品性能不稳定,质量指标较低,所以限制了它的进一步发展。
非焦油型聚氨酯涂料分为沥青型、石油树脂型、古马隆树脂型。
由沥青改性聚氨酯所得到的涂料称为聚氨酯沥青防腐涂料,是继环氧沥青防腐涂料之后的另一个新品种。
沥青聚氨酯涂料作为焦油型聚氨酯涂料的替代品,无论从产品性能还是从环保的角度来看,均优于焦油型聚氨酯涂料。
沥青本身就是防腐蚀涂料的一个重要原料,按其来源可分为3种,石油沥青、天然沥青和煤焦沥青。
3种沥青都可用于制备防腐蚀涂料。
聚醚型聚氨酯涂料即不含有机填料的聚氨酯涂料。
其性能比焦油型、沥青型优良,但成本偏高,市场上销量小。
2发展状况2.1石油沥青聚氨酯防腐涂料石油沥青与煤焦油相比,污染小,且本身不含活性氢,不参与聚氨酯固化反应,涂料固化后分子结构更规整,具有良好的耐久性和防水性能。
因此用石油沥青来代替煤焦油制备聚氨酯防腐涂料是一大改进。
1996年以来,国内相继有石油沥青聚氨酯防腐涂料研制成功和投产的报导。
陈群尧等研制的热喷快固石油沥青聚氨酯涂料,通过添加石油炼制副产品及酯类稀释剂,使石油沥青与环氧树脂混溶,该涂料是一种无溶剂厚浆型快固重防腐涂料,在埋地管道方面具很好应用前景。
聚氨酯防水涂料介绍

聚氨酯防水涂料分类
双组分聚氨酯防水涂料
由A、B组分组成,一般A组分是聚氨 酯预聚体,B组分是固化剂。
使用时将A、B两组分按一定比例混合, 搅拌均匀,涂覆在基层上,反应固结成 为连续、柔韧、无接缝的橡胶防水膜。
聚氨酯防水涂料分类
50
200
苯/(mg/kg) ≤
200
甲苯+乙苯+二甲苯/ (g/kg) ≤
1.0
5.0
游离TDI/(g/kg) ≤
7
7
聚氨酯防水涂料标准
从历次聚氨酯防水涂料标准的制定和修订可以看出我国聚氨酯 防水涂料正在向高性能、多功能以及环保方向发展。
聚氨酯防水涂料分类
单组分聚氨酯防水涂料
是以异氰酸酯、聚醚多元醇为主要原 料,配以多种助剂和填料经聚合反应研 制而成。
R-(NCO)n 式中R为烷基、芳基、脂环基等;n=1、2、3….整数。在聚 氨酯材料合成中,主要使用n≥2的异氰酸酯化合物。
聚氨酯主要原材料
甲苯二异氰酸酯(TDI)
CH3 NCO
NCO 2,4-TDI
CH3
OCN
NCO
2,6-TDI
二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI) OCN
CH2
NCO
多苯基甲烷多异氰酸酯 ( PAPI、聚合MDI或粗MDI)
聚氨酯主要原材料
醇类
1,4丁二醇
胺类
莫卡(MOCA)
丙三醇(甘油) E‐100(DETDA)
聚氨酯主要原材料
催化剂
催化剂是许多化学反应的促进剂,可缩短反应时间,提高生 产效率,选择性促进正反应、抑制副反应。
聚氨酯喷涂工艺(3篇)

第1篇摘要:聚氨酯喷涂工艺是一种广泛应用于建筑、汽车、船舶、航空等领域的涂装技术。
本文将从聚氨酯喷涂工艺的原理、设备、材料、施工步骤、质量控制以及应用领域等方面进行详细阐述,旨在为相关领域的技术人员提供参考。
一、聚氨酯喷涂工艺原理聚氨酯喷涂工艺是利用聚氨酯材料在特定条件下迅速固化的特性,通过喷涂设备将聚氨酯浆料均匀喷涂在基材表面,形成一层具有优异性能的涂层。
聚氨酯涂料具有以下特点:1. 良好的粘接性能:聚氨酯涂料能够与多种基材(如金属、木材、塑料等)形成牢固的粘接。
2. 良好的耐候性:聚氨酯涂料具有优异的耐紫外线、耐高温、耐低温、耐化学腐蚀等性能。
3. 良好的机械性能:聚氨酯涂料具有较好的耐磨性、抗冲击性、抗弯曲性等。
4. 良好的电气性能:聚氨酯涂料具有良好的绝缘性能。
二、聚氨酯喷涂工艺设备聚氨酯喷涂工艺设备主要包括以下几部分:1. 喷涂机:喷涂机是聚氨酯喷涂工艺的核心设备,其作用是将聚氨酯浆料均匀喷涂在基材表面。
喷涂机分为无气喷涂机和有气喷涂机两种。
2. 空气压缩机:空气压缩机为喷涂机提供喷涂所需的压缩空气。
3. 空气过滤装置:空气过滤装置用于过滤喷涂过程中产生的尘埃、杂质等。
4. 输送管道:输送管道用于连接喷涂机和空气压缩机,确保喷涂过程中空气的顺畅流动。
5. 安全防护设备:安全防护设备包括防尘口罩、防护眼镜、防毒面具等,用于保护施工人员的安全。
三、聚氨酯喷涂工艺材料聚氨酯喷涂工艺材料主要包括以下几种:1. 聚氨酯浆料:聚氨酯浆料是聚氨酯喷涂工艺的主要原料,具有良好的流动性、粘接性能和固化性能。
2. 溶剂:溶剂用于调整聚氨酯浆料的粘度,提高喷涂效果。
3. 催化剂:催化剂用于加速聚氨酯浆料的固化反应。
4. 填料:填料用于提高涂层的机械性能和耐候性能。
四、聚氨酯喷涂工艺施工步骤1. 基材处理:对基材进行表面处理,包括清洗、去油、去锈等,确保基材表面干净、平整。
2. 配制浆料:根据基材和施工要求,将聚氨酯浆料、溶剂、催化剂等按比例配制。
涂料习题

涂料化学与工艺学习题及解答第一章导论部分1.从组成上看,涂料一般包含哪四大组分?(成膜物质、分散介质、颜填料和各类涂料助剂)2.颜料按用途可分为哪三种?(体质颜料(也称为填料)、着色颜料、防锈颜料)3.现代涂料助剂主要有哪四大类?各举两例。
[(1)对涂料生产过程发生作用的助剂,如消泡剂、润湿剂(或分散剂、乳化剂);(2)对涂料储存过程发生作用的助剂,如防沉剂、稳定剂(或防结皮剂);(3)对涂料施工过程起作用的助剂,如流平剂、消泡剂(或催干剂、防流挂剂);(4)对涂膜性能产生作用的助剂,如增塑剂、消光剂(或阻燃剂、防霉剂)] 4.涂料的作用一般包括哪三个方面?[(1)保护作用;(2)装饰作用;(3)其它作用]5.涂料的分类方法很多:(1)按照涂料形态分为:,。
(粉末涂料、液体液体)(2)按成膜机理分:,。
(热塑性涂料、热固性涂料)(3)按施工方法分:,,,,,。
(刷涂涂料、辊涂涂料、喷涂涂料、浸涂涂料、淋涂涂料、电泳涂涂料)(4)按干燥方式分:,,,,。
(常温干燥涂料、烘干涂料、湿气固化涂料、光固化涂料、电子束固化涂料)(5)按涂布层次分:,,,。
(腻子、底漆、中涂漆、面漆)(6)按涂膜外观分:,,,。
(清漆、色漆;平光漆、亚光漆、高光漆)6.涂料的发展史一般可分为哪三个阶段?[(1)天然成膜物质的使用;(2)涂料工业的形成;(3)合成树脂涂料的生产] 7.今后十年,涂料工业的技术发展将主要体现在哪“四化”?(水性化、粉末化、高固体份化和光固化)第二章聚合反应原理部分1.高分子化合物有哪些特点?[(1)高的分子量;(2)存在结构单元;(3)结构单元通过共价键连接,连接形式有线形、分支形或网络状结构]2.由单体合成聚合物的反应按聚合前后组成是否变化可分为:,。
(加聚反应,缩聚反应)3.连锁聚合通常包括:,,和等基元反应。
(链引发、链增长、链转移、链终止)4.高分子化合物的分类依组成分可分为:,,和。
聚氨酯防水涂料介绍

三亚乙基二胺(三乙烯二胺) 主要用作聚氨酯泡沫塑料的凝 胶催化剂。33%浓度商品牌号为 A‐33。
二月桂酸二丁基锡,用于弹性 体、胶粘剂、密封胶、涂料、 硬泡、模塑泡沫、RIM等。典型 商品牌号为T‐12。
聚氨酯其他原材料
阻燃剂 发泡剂 增塑剂 抗氧化剂 光稳定剂 分散剂 消泡剂 填料 色浆
聚氨酯防水涂料标准
2013年3月30日,召开了GB/T 19250《聚氨酯防水涂料》国家标准审 查会, 并通过了对该标准的审查。
与会代表认为该标准是在总结我国 多年来聚氨酯防水涂料开发及生产应用 的基础上修订的,标准参考了日本JIS A6021-2011《建筑防水涂料》,相关技 术指标超过了国外标准要求,标准达到 了国际先进水平。
粘接性能好,附着力强
与混凝土、钢结构、木材、硬泡 聚氨酯等多种材料具有良好的粘结性 能,在符合要求的各种基层上无需涂 刷基层处理剂即可直接施工。
聚氨酯防水涂料性能特点
适合任何形状复杂的基层施工
在常温下呈粘稠状液体,经涂布固化后,能形成无接缝的 防水涂膜。特别适宜在立面、阴阳角、穿结构层管道、凸起物、 狭窄场所等细部构造处进行防水施工,固化后能在这些复杂部 件表面形成完整的防水膜。
500 450 250
15 30
40
-35℃,无裂纹
0.3MPa 120min,不透 水
硬度(邵AM)≥
60
耐磨性/(750g/500r) /mg ≤
50
耐冲击性 /kg.m ≥
1.0
接缝动态变形能力 /10000次
无裂纹
表3 主要有害物质限量
性能指标
A类
B类
挥发性有机化合物(VOC) /(g/L) ≤
聚氨酯 涂料树脂

它由二(或多)异氰酸酯、二(或多)元醇与二(或多)元胺通过逐步 聚合反应生成,除了氨基甲酸酯基(简称为氨酯基)外,大分子链上还 往往含有
O
O
O
醚基(
酰胺基(
O
)、酯基(
O NH C
C
)、脲基(
NH
C
NH
)、
)等基团,因此大分子间很容易生成氢键。
2
聚氨酯是综合性能优秀的合成树脂之一。由于其合成单体品种多、 反应条件温和、专一、可控、配方调整余地大及其高分子材料的微观结 构特点,可广泛用于涂料、黏合剂、泡沫塑料、合成纤维以及弹性体, 已成为人们衣、食、住、行以及高新技术领域必不可少的材料之一,其 本身已经构成了一个多品种、多系列的材料家族,形成了完整的聚氨酯 工业体系,这是其它树脂所不具备的。
H O C H N R
R N
C
O
+ H2N
R
R
N
取代脲氮原子上的活性氢可以继续与异氰酸酯基反应生成二脲、三脲 等,聚脲通常为白色的不溶物,因此可用苯胺检验NCO基的存在。反应 温度对脲的生成影响较大,如在制备缩二脲时,反应温度应不高于 1000C。异氰酸酯基和胺的反应常用于脂肪族水性聚氨酯合成时预聚体 在水中的扩链,此时胺基的活性远大于水的活性,通过脲基生成高分子 量的聚氨酯。另外,位阻胺(如MOCA,即3,3′-二氯-4,4′-二氨基二苯 基甲烷)活性适中,可以同预聚体的NCO基在室温反应。
O C 3R NCO R O N C R N C R O
三、异氰酸酯的反应活性 异氰酸酯的反应活性主要受取代基的电子效应和位阻效应的影响。
8
1.电子效应的影响 当R为吸电性基团时,会增强 N C O 基团中碳原子的正电性,提 高其亲电性,更容易同亲核试剂发生反应;反之,当R为供电性基团时, 会增加 N C O 基团中碳原子的电子云密度,降低其亲电性,削弱同 亲核试剂的反应。由此可以排出下列异氰酸酯的活性顺序:
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第六章聚氨酯涂料第一节概述一、聚氨酯涂料聚氨酯涂料是聚氨基甲酸酯涂料的简称,它是以聚氨酯树脂为主要成膜物质的涂料。
其分子中含有-NH-COO-(氨基甲酸酯)和-N=C=O(异氢酸酯)特征键节的高分子物。
聚氨酯树脂是由各种异氰酸酯和含羟基化合物如聚酯多元醇以及聚醚多元醇等化合而成。
聚氨酯树脂与其他树脂不同,如在聚酯树脂中除了烃基外只有酯键,在聚醚中只有醚键。
而在聚氨酯树脂中,除了氨酯键以外,尚可含有许多酯键、醚键、脲键、脲基甲酸酯键、三聚异氢酸酯或油脂的不饱和双键等,然而在习惯上仍称为聚氨酯涂料。
聚氨酯涂料是一种综合性能优良的新型涂料,尤其是耐磨性好,适宜于列车的涂装。
聚氨酯涂料也被广泛地用于地板、舰船甲板、纺织工业用纱管、尿素造粒塔的内壁以及飞机外壳,其耐化学腐蚀性,不仅可与氯丁橡胶涂料、环氧树脂涂料等优良抗腐蚀涂料相媲美,而且装饰性也大大优于它们。
聚氨酯涂料的附着力接近环氧树脂涂料。
人们还可以通过配比的不同,有效的调节聚氨酯涂料的软性,可制得很硬的涂膜,或者是很柔软的涂膜。
而弹性体聚氨酯涂膜,其伸长率可达300—600%的高弹性,这几乎是一般涂料所望尘莫及的。
由于聚氨酯涂料具有很多优点,使用范围广泛,所以发展很快,新品种不断涌现,致可分以下几类:1.潮气固化型聚氨酯料这类涂料要特点是能在空气潮湿的环境中施工,自干较快,涂膜耐化学腐蚀,抗污及耐润滑油,耐水等。
2.聚氨酯改性的涂料这类聚氨酯涂料依靠空气中氧的作用而干燥成膜,由于涂料中不含游离的异氰酸根,贮存稳定好,耐油、耐溶剂性好,但流平性差,易变黄。
目前品种尚少,主要品种有聚氨酯清漆。
3.催化固化型聚氨酯涂料这类涂料品种不多,常用的有S01—5等。
由于使用了催化固化助剂,所以干燥快,使用方便,涂膜附着力也比较好,多用于木材、水泥等物面的地板漆、甲板漆等。
4.封闭型聚氨酯涂料由于异氰酸根被苯酚封闭,免除了毒性,贮存时也不怕潮气影响。
它需要烘烤成膜,其机械性能及绝缘性能均比较好。
5.羟基固化型聚氨酯涂料这类涂料,各组分分开包装,有底漆、面漆、清漆等配套系列产品,品种多,应用广,有各种颜色的清漆、磁漆、腻子。
它们的性能根据所含羟基化合物的种类和比例而变化。
聚酯型是最通用的品种,涂膜干性较聚醚型快;用蓖麻油醇酸树脂配成的聚氨酯涂膜耐候性好;用环氧树脂中含羟基化合物制成的聚氨酯涂膜耐化学性强。
这类涂料适用于金属,非金属等多种材料的涂装。
性能优良的聚氨酯涂料,已被广泛用于石油、化工、海洋、航空、机电、车辆以及木材、皮革、织物、电器等各方面,成为涂料工业中发展较快的一种新型涂料。
德国是使用聚氨酯涂料最早和最多的国家之一。
早在本世纪四十年代,西德就开始进行聚氨酯涂料的工业生产。
目前德国全部铁道车辆、运输用客车,几乎都是用聚氨酯涂料涂装。
本世纪五十年代中期,美国引进这个品种,六十年代后,日本、英国、法国、意大利和苏联等国也都相继出现聚氨酯涂料。
我国也有二十余年使用聚氨酯涂料的历史。
二、聚氨酯胶粘剂近年来,由于用聚氨酯改性环氧树脂与丙烯酸树脂等的各种树脂也在增多,对这类树脂的分类比较困难。
一般来讲以多异氰酸酯和聚氨基甲酸酯(简称聚氨酯)为主体材料的胶粘剂统称为聚氨酯胶粘剂。
从化学角度来讲聚氨酯胶粘剂包括多异氰酸酯、异氰酸酯预聚体和聚氨酯预聚体等,由其制成的胶粘剂在性能上有差异,可以根据使用要求制成具有不同性能的胶粘剂。
聚氨酯胶粘剂对塑料、橡胶等多种材料胶接性能优良,应用非常广泛。
由于聚氨酯胶粘剂分子链中含有异氰酸酯基(一NCO)和氨基甲酸酯基(-NH-COO-),因而具有高度的极性和活泼性,对多种材料具有极高的粘附性能,不仅可以胶接多孔性的材料,如:泡沫塑料、陶瓷、木材、织物等,而且可以胶接表面光洁的材料,如:钢、铝、不锈钢、玻璃以及橡胶等。
同时它具有柔性的分子链,因此耐振动性、耐疲劳性都较好,可以进行多孔性材料与表面光洁材料等不同材料之间的胶接。
另外,聚氨酯胶粘剂的一个重要的特点是耐低温的超低温性能好。
聚氨酯胶粘剂具有强韧性、弹性和耐疲劳性,加之可有意识地调整软性链段和刚性链段的结构和比例,从而扩大了聚氨酯胶粘剂的应用范围,在木材工业中已得到充分重视。
迄今为止,已在刨花板、定向刨花板、中密度纤维板、集成材、各种复合板和表面装饰板中得到广泛应用。
(一)聚氨酯胶粘剂根据其成分和固化方法可分为单组分和双组分型。
1.单组分型有溶剂型、湿气固化型、紫外线(UV)固化型和水分散型。
(1)溶剂型是高分子量的热塑性聚氨酯溶剂的溶液。
多用于胶接热塑性聚氯乙烯。
为赋予其耐热性,可加入三苯基甲烷三异氰酸酯(DesmodurR)。
由于溶剂型存在空气污染和劳动卫生方面的问题,希望其能转换为水分散型。
(2)湿气固化型是由聚酯多元醇或聚醚多元醇和二异氰酸酯合成的一NCO封端的聚氨酯预聚体。
通过固化触媒促进固化反应,但需要抑制与水反应产生CO2的技术。
主要用于汽车风挡玻璃与车身的直接胶接固定、柔性层压材。
(3)紫外线固化型是以丙烯酸或甲基丙烯酸与一NCO封端的聚氨酯预聚体反应而得到的聚氨酯丙烯酸酯为主成分,添加光聚合引发剂,在紫外线照射下数秒钟即可固化。
通常是无溶剂型,也可使用低分子量的氨基甲酸乙酯—丙烯酸酯的低聚物。
用于电子元件在电路板上的固定、光纤维的连接、镜头胶接、牙齿胶接等。
(4)水分散型(水乳液) 聚氨酯乳液的制造方法很多,典型的采用预聚体的制造方法如:先合成两端为一NCO基的聚氨酯预聚体,然后使其与一定量的二羟甲基丙酸反应扩链,得到含有羧基的两端为一NCO的预聚体,这种预聚体加水高速搅拌即形成自乳化的聚氨酯乳液。
在这种分散体中加入二元胺,在分散粒子内扩链并产生交联,便得到聚氨酯分散体。
2.双组分型是由端一OH基的多元醇(主剂)组分和聚异氰酸酯(固化剂)或端一NCO基的聚氨酯预聚体(主剂)的组分和多元醇(固化剂)构成。
可在常温下固化,若加热固化可得到高交联密度的胶粘剂。
主要作为结构性胶粘剂和层压材胶接用。
作为结构性胶粘剂用于胶接纤维增强塑料(FRP)、金属、陶瓷等,为提高其耐水性,作为多元醇常用聚酯类与己内酯等。
作为层压材的胶粘剂其主剂是分子量在20000~40000的聚酯或聚醚、或者是聚酯多元醇与二异氰酸酯反应而得到聚氨酯多元醇,固化剂是TMP(三羟甲基丙烷)一TDI加成物、六次甲基二异氰酸酯(HDl)二聚体、异佛尔酮二异氰酸酯(1PDl)以及HDI的三聚体等。
多以溶液型使用。
(二)按其组成的不同,聚氨酯胶粘剂可分为多异氰酸酯、封闭型异氰酸酯和预聚体型聚氨酯三类。
1.多异氰酸酯胶粘剂此类胶粘剂系指以多异氰酸酯小分子直接作为胶粘剂。
最早使用的为二异氰酸酯硫化天然橡胶或丁苯橡胶。
硫化橡胶与金属的胶合性能较好。
随后TDI、HDI和三苯基甲烷三异氰酸酯也广泛被应用。
由于异氰酸酯分子体积小且又溶于有机溶液中,故此类胶粘剂很容易渗透到一些多孔性材料中而进一步提高胶接强度。
它能和被胶接物表面的水分及含水氧化物反应导致界面间产生化学键,如与纤维素中的结合水反应生成脲。
但其毒性大、柔韧性差,不适用于结构件的胶接。
2.封闭型异氰酸酯胶粘剂此类胶粘剂是用一种化合物(如酚类、醇类、肟类、亚硫酸氢盐)将端基一NCO暂时保护起来,防止水或其他活性物质对它的作用,可解决在贮存中吸收空气中水分而固化的缺点。
使用时可在一定温度下释放出异氰酸酯基而起胶接作用。
3.预聚体型聚氨酯胶粘剂此类胶粘剂是聚氨酯胶粘剂中较为重要的一部分。
有单组分和双组分两大类。
单组分型是由二异氰酸酯和两端含羟基的聚酯和聚醚,以摩尔比2:1反应,得到端基异氰酸酯基的弹性体胶粘剂;在常温下遇到空气中的潮气即产生固化。
这种胶粘剂使用方便,具有一定的韧性,空气CH 3NCO 中的湿度以40%~90%为宜,当加入氯化铵或尿素作为催化剂时,可室温固化,也可加热固化。
双组分型的一个组分是分子的端基为一NCO 的预聚体,另一组分是含有活泼氢的固化剂,通常是含有一OH 和一NH 2的化合物或预聚体,按一定比例配合使用。
根据固化剂的种类,可以室温固化,也可以加热固化。
第二节 异氢酸酯及其反应一、聚氨酯的制备路线由于氨基甲酸NH 2COOH 很不稳定,不能游离存在,故不能简单地由它和醇反应而制得聚氨酯,现在所用的制取聚氨酯的方法,是采用1937年由拜耳(OttoBayer)等所研究的异氰酸酯与醇加成的路线。
现在工业上所生产的聚氨酯高聚物的主要原料是多异氰酸酯,因此往往也有称这类涂料为多异氰酸酯涂料的。
二异氢酸酯与多元醇反应形成高聚物的过程,既不是缩合,也不是聚合,而是在两者之间逐步聚合或加成聚合;在此反应中,一个分子中的活性氢原于转移到另一个分子中去:逐步聚合反应除了上述氢原子转移的特点之外,它与普通缩聚反应不同之处是没有副产物分离出来,因而在反应过程中不需抽除副产物以促使平衡的转化。
它的工业产品在固化过程中也没有副产物分离出来。
因而体积收缩较少,不会导致胶接层产生缺陷。
它与普通连锁反应不同之处是在链增长的过程中不是依靠能量的传递,而且它的每步产物本身是稳定的。
二、常用的异氟酸酯聚氨酯树脂的主要原料是异氰酸酯,以及含有羟基的聚醚、聚酯或多元醇。
下面主要介绍几种常用的异氰酸酯及其化学反应。
(一)甲苯二异氰酸酯(TDl)TDI 是一种易挥发的无色透明液体。
在制作过程中可得到2、4—和2、6—甲苯二异氰酸酯异构体的混合物,也可得到纯2、4—甲苯二异氰酸酯。
其结构式为: 室温下甲苯对位的反应活性比邻位大8~10倍。
随着温度的升高,邻位基团的反应活性增加,到100℃时邻位与对位具有相同的活性。
利用此特点可合成以异氰酸酯为端基的预聚体。
TDI 的分子量为174.2,密度1.22(20℃),粘度3mPa ·s ,凝固点11.5~13.5℃,沸点120/1.33(℃/KPa),蒸汽压为3.07 Pa (25℃)。
它是一种呼吸刺激剂,人们长期吸入会引起中毒,所以TDI 浓度超过安全极限(0.1ppm)时要有高效的通风设备。
在实际应用中,TDI 用于胶粘剂、涂层、密封剂、弹性体等,也是工业上生产软泡沫塑料的主要原料。
(二)4,4’—二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)MDI 是固体,熔点37℃,室温时有生成二聚体的趋势。
0℃贮存或40~50℃液态下贮存,可以减缓聚合反应的进行。
MDI 的分子量为250.3,密度1.19(50℃),凝固点37—38℃,沸点194~199/0.67(℃/KPa),蒸汽压约为0.0013Pa(25℃)。
与TDI 相比,MDI 的蒸汽压小,所以毒性较小。
MDI 含有两个活性相同的异氰酸酯基,其结构式为:MDI 可用于硬质泡沫塑料、涂料、胶粘剂、弹性体及合成纤维。
RR'R C N OO R' nOCN R NCO nHO R'n R NH O O R'O C O NH O C N CH 2N C ONCO CH 2NCO CH 2NCO n (三)多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPl)PAPI 具有多个官能度,可以形成交联密度高的聚氨酯,因此可在较高的温度环境下使用。