水性聚氨酯皮革讲义涂饰剂
水性聚氨酯皮革涂饰剂的发展现状及前景
１ 从 分 子 结 构 或 制 品配 方进 行 优 化
聚氨 酯是 可裁 剪性 高分 子材 料 ， 过分 子设 计 ， 通
可 用 来 制 备 硬 、 、 等 特 点 的 产 品 。 聚 氨 酯 所 用 的 软 黏
氨 酯 一 丙 烯 酸 酯 （ ＵＡ） 合 乳 液 ， 水 性 聚 氨 酯 涂 Ｐ 复 使
ｏ ｇ ｎ ｃ ｓｌ ｏ ｒ ａ ｉ ｉ ｃ ｎ，ｃ ｌ ｇ ｎ ａ ｄ ｎ ｎ ｍｅ ｅ ｔ ｒａ ｓ ｉ ｏ ｌ ｅ ｎ ａ ｏ ｔ ｒ ｍａ ｅ ｉ ｌ ．Ａｔ ｌｓ ｈ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｄ ｒ ｃ ｉ ｎ ｏ ｈ ｓ ａ ａ ｔｔ ｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｉ ｅ ｔｏ ｆｔ ｉ
ｗｅ ｅ ｉ ｒ ｄｕ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ．Ａｎｄ ａ ｌｔ ｒ ｎｔ ｏ ｃ ｄ ｉ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｌ ｈｅｍｏｄ ｆｃ ｔｏ ａ ｅ ｉｌ ｆｗａ ｅ ｂｏ ｎ ｌ ｒ ｔ ｎ ｉｉａ ｉ ｎ ｍ ｔ ｒａ ｓｏ ｔ ｒ ｒ ｅ ｐｏ ｙｕ ｅ ｈａ ｅ ａ ｄ ｈ ｉ ｐ ｒ ｏ ｍａ ｅ ｎ ｆ ａ ｕ ｅ ｎ ｔ ｅｒ ｅ ｆ ｒ ｎｃ ａ ｄ ｅ ｔ ｒ ｗｅ ｅ ｕ ｒ ｓ ｍｍ ａ ｉｅ ｒｚ ｄ， ｓ ｃ ａ ｔ ａ ｒ ａ ｅ ｅ ｘｙ ｅ ｉ ｕ ｈ ｓ ｈｅ ｃ ｙｌ ｔ ， ｐｏ ｒ ｓｎ，
（． １ 陕西科技 大 学化 学与化 工 学院 ， 陕西 西安 ７ ０ ２ ； １０ １ ２ 烟 台大 学化 学生 物理工 学院 ， 东 烟 台 ２ ４ ０ ） 。 山 ６ ０ ５
摘 要 ： 文 介 绍 了水 性 聚 氨酯 皮革 涂 饰 剂 的发 展 概 况 及研 究 现 状 ， 本 综述 了 水 性 聚 氨 酯 的 各 种 改 性 材料 及 各 自 的性 能 特 点 ， 点 阐述 了 丙 烯 酸 酯 、 氧 树 脂 、 机 硅 、 原 蛋 白和 纳 米 材 料 对 其 的 改 性 ， 指 出 水 性 聚 氨 酯 重 环 有 胶 并
水性聚氨酯 涂料.
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
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。
水性聚氨酯的用途
Байду номын сангаас 录
• 引言 • 水性聚氨酯的特性 • 水性聚氨酯的应用领域 • 水性聚氨酯的优势与挑战 • 水性聚氨酯的发展趋势 • 结论
01 引言
主题简介
• 水性聚氨酯是一种以水为分散介质的聚氨酯材料，具有环保、 低VOC排放等优点，广泛应用于涂料、胶粘剂、皮革涂饰等领 域。
聚氨酯简介
03
随着技术的不断进步和市场需 求的变化，水性聚氨酯的应用 领域将进一步拓展，市场前景 广阔。
未来展望
01
针对水性聚氨酯的性能和应用领域，需要加强基础研究，提高 材料性能和稳定性，以满足更广泛的应用需求。
02
探索水性聚氨酯与其他高分子材料的复合技术，以实现性能互
补，拓展应用领域。
推动水性聚氨酯在绿色建筑、新能源、生物医疗等领域的应用，
纳米复合材料的应用
将纳米材料与水性聚氨酯结合，制备出具有优异性能的纳米复合材 料，如增强耐磨性、提高阻隔性能和改善导电性等。
市场前景
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市场需求持续增长
随着环保意识的增强和工业领域对高性能涂料的 不断需求，水性聚氨酯的市场需求将持续增长。
拓展应用领域
水性聚氨酯在建筑、汽车、家具、纺织等领域的 应用逐渐扩大，将进一步推动其市场发展。
环保性
低VOC排放
水性聚氨酯以水为分散介质，不含有害的 有机溶剂，因此对环境友好，减少了对空 气和水的污染。
水性聚氨酯在生产和使用过程中VOC排放 量极低，符合现代绿色环保的要求。
高附着力
优异的物理性能
水性聚氨酯对各种基材如金属、塑料、木 材等都具有优良的附着力，可广泛应用于 各种材料的涂装和保护。
应用领域有限
由于水性聚氨酯的性能和应用 领域有限，其应用范围受到一
水性聚氨酯资料(科天化工)
四、水性聚氨酯性能表述
6. 耐水性
物理性吸水（聚醚型）和化学水解（聚酯型）； 测试方法 ：浸润法和液滴法
水性聚氨酯特点：存在亲水基团：采用改性、交联 或减少亲水基团含量的方法。
四、水性聚氨酯性能表述
7. 表面性能
表面张力； 水接触角 ；
亲水性和表面粗糙度是最主要的因素。
四、水性聚氨酯性能表述
七、水性聚氨酯应用
3. 织物整理
防水透湿涂层剂 羊毛织物防缩整理剂 抗静电整理 抗起毛起球整理 免烫整理剂 涂料印花
七、水性聚氨酯应用
4. 涂料
在国外水性涂料研究中，水性聚氨酯涂料就占了主导 地位 在水性聚氨酯涂料应用方面的技术研究应集中于以下 几方面：
1. 2. 3. 4. 5. 降低树脂的内聚强度 复合改性 加强对高固含量和粉末状水分散型聚氨酯的研究 水性紫外光聚氨酯涂料 利用可再生资源如植物油、松香及废弃塑料制备多元醇
七、水性聚氨酯应用
5.玻纤浸润剂
聚氨酯乳液含有极性很强的氨酯键，对玻纤黏结 集束性好，分子中软段和硬段相结合，蓦地弹性特别 好，对玻纤的保护作用优于其他品种的成膜剂 国产较少
七、水性聚氨酯应用
6. 鞋化用树脂
PUD应用与鞋化材料有两个用途：填充和表面光亮装 饰。 目前国内用量较大，仅次于皮革用树脂，但是产品多 为外来产品
水性聚氨酯
合肥市科天化工有限公司
董事长：戴家兵
一、聚氨酯概述
聚氨酯
1. 结构
O O C NH
2. 原料丰富，成品形态各样，被誉为“可剪裁性” 聚 合物 3. 应用广泛 涂料、胶黏剂、弹性体… 4. 溶剂性PU的VOC高，污染大，水性化是趋势
一、聚氨酯概述
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。
水性聚氨酯的用途分类说明
水性聚氨酯的用途汇总一、轻纺（纺织方面）：水性聚氯酯能赋于织物柔软而丰满的手感和皮感调节聚氯酯高分子结构还可用于织物的防水、防油、防污、防起毛起球等整理改善纺织品的抗溶剂性、耐磨性、耐洗性、防皱、防缩、耐压烫1、织物表面涂层剂织物涂层是指在织物(基布,通常是中长纤维布,帆布,尼龙绸涤纶等)表面涂一层具有高附着力的高聚物,成膜后经后处理加工.得到不同要求的功能性涂层织物.水性聚氨酯无毒无环境污染.是推荐使用的高档织物涂层剂.具有很好的发展前景,广泛用于尼丝纺,真丝棉,帆布,涤棉等织物.经涂层整理后的织物具有防水透湿,表面柔软,富有弹性的功能.为了提高水性聚氨酯涂层的性能,可在制备过程加入封闭剂,使封闭剂与预聚体中的部分异氰酸酯基反应生成氨酯键而氨酯键在加热的条件下又裂解生成异氰酸酯(解封闭) 再与织物上的羟基反应生成聚氨酯.这样就增加了聚氨酯涂层与织物的结合力.2、羊毛织物防缩整理剂树脂整理是目前国外常用的羊毛防缩加工方法与氧化法相比基本上对羊毛没有损伤,处理比较均匀,操作易控制.3、抗静电整理剂大多数化纤织物摩擦后会产生负电荷,因而需采用抗静电剂进行整理.抗静电剂是一类重要的织物后整理助剂.阳离子表面活性剂对合成纤维来说,是效果较好的抗静电剂,但是在工业中应用的此类抗静电剂存在着耐洗牢度不够,染色织物容易变色,摩擦牢度低的缺点.而水性聚氨酯尤其是含离子型水性聚氨酯,是良好的织物整理剂不仅具有很好的抗静电效果,而且与织物黏附性好耐洗涤.4、抗起毛起球整理剂纯棉针织物经过煮漂,染色,整理等加工,其表面会产生许多绒毛,加之静电作用,穿着一段时间后织物表面会起毛起球,影响美观和舒适感.对织物进行树脂整理可以提高织物抗起毛起球性能并可以改善织物防皱,抗静电等性能.聚氨酯是一种无甲醛整理剂能在织物表面形成强韧的薄膜,且耐低温,耐脆化,耐摩擦,拉伸强度高,弹性好并有一定亲和性.织物处理后可改善纤维间的粘结力,减少纱线毛羽,减少静电,有利于抗起毛起球.5、其它功能性整理剂水性聚氨酯本身就是一种优良的无醛织物整理剂.有研究结果表明,若将对其进行改性,或与其它物质结合,然后对织物进行整理,将会获得意想不到的效果.二、印染方面：1、染色助剂2、涂料印花粘接剂3、柔软与防皱整理剂4、抗静电和亲水整理剂三、皮革加工方面：1、皮革涂饰剂：高档光亮剂、漆皮用光亮剂、防尘耐污型皮革涂饰剂、抗粘连性。
水性聚氨酯(PU)容易出现的问题和特点
水性聚氨酯（PU）容易出现的问题和特点水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的聚氨酯体系，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在涂料、胶粘剂、皮革涂饰剂、纸张表面处理剂等都有着广阔的应用，但是因为内含有多种助剂，机械设备的搅拌运转使大量的空气混入水性聚氨酯中，由于水性聚氨酯的粘度较高，导致气体难以溢出，因此形成泡沫，泡沫过多容易影响生产的效率。
那么水性聚氨酯消泡剂就可以避免这一现象的发生。
（-）水性聚氨酯产生泡沫的原因：1、水性聚氨酯中的水与异富酸酯相互之间发生化学反应，容易产生泡沫2、在涂覆水性聚氨酯时由于施工底材不平整、存在空隙，导致孔隙内的空气自涂膜内部上溢，气泡上升不到表面，从而形成泡沫3、在水性聚氨酯的生产中会添加各类化学助剂来保证其性能与质量，这类助剂大多属于表面活性剂，具有起泡特性4、机械设备的搅拌运转使大量的空气混入水性聚氨酯中，由于水性聚氨酯的粘度较高，导致气体难以逸出，因此形成泡沫（二）如果泡沫得不到处理会有什么危害:1、泡沫过多会溢出调和系统，导致周围施工环境的污染2、起泡的产生使生产操作困难，拖慢了水性聚氨酯的生产进度，降低了其生产效率，使水性聚氨酯的生产成本增加3、泡沫的产生阻碍了水性聚氨酯中颜料与填料的调和分散，使其分布不均匀，影响产品美观度4、泡沫过多会影响水性聚氨酯的光泽度、粘结强度、耐磨性、通透性等性能（三）水性聚氨酯消泡剂的特点：水性聚氨酯消泡剂是经过特殊工艺精制而成的消泡剂，它具有:1、消泡能力强，具有自乳化、易分散等特性2、使用时不会产生表面缺陷，也不会影响到成膜性3、对水性涂料体系有特别效果，易溶于水4、可以直接原液添加也可以分批添加5、不会对周围环境造成影响。
水性聚氨酯
印染助剂
水性PU 作为印染助剂, 可用作涂料印花的低 温粘合剂、无纺布粘合剂、层压粘合剂、织 物上浆剂,引入特殊基团的水性PU 可制成耐 火阻燃的整理剂, 还可作为羊毛制品的硬挺防 缩剂、防腐防霉剂、耐化学整理剂等。
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皮革涂饰
皮革涂饰一般由水性 水性PU 树脂 树脂、染料、助剂等 水性 组成, 树脂是其中的关键成分.
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水性聚氨酯的分类
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 分散液、 分散液 氨酯水溶液。实际应用最多的是聚氨酯乳液及分散 氨酯水溶液 液，本书中统称为水性聚氨酯或聚氨酯乳液。 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 双组 单组分及双组 单组分 分两类。可直接使用，或无需交联剂即可得到所需 分两类 使用性能的水性聚氨酯称为单组分水性聚氨酯胶粘 剂。若单独使用不能获得所需的性能，必须添加交 联剂；或者一般单组分水性聚氨酯添加交联剂后能 提高粘接性能，在这些情况中，水性聚氨酯主剂和 交联剂二者就组成双组分体系。
3、以亲水性基团的性质分 根据聚氨酯分子侧链或主链上是否含有离子基团，即是否属 离子键聚合物(离聚物)，水性聚氨酯可分为阴离子型、阳离 阴离子型、 阴离子型 子型、非离子型。含阴、阳离子的水性聚氨酯又称为离聚物 子型、非离子型 型水性聚氨酯。 (1)阴离子型水性聚氨酯又可细分为磺酸型、羧酸型 磺酸型、 磺酸型 羧酸型，以侧链 含离子基团的居多。大多数水性聚氨酯以含羧基扩链剂或含 磺酸盐扩链剂引人羧基离子及磺酸离子。 (2)阳离子型水性聚氨酯一般是指主链或侧链上含有铵离子 一 铵离子(一 铵离子 般为季铵离子)或锍离子的水性聚氨酯，绝大多数情况是季 般为季铵离子 铵阳离子。而主链含铵离子的水性聚氨酯的制备一般以采用 含叔胺基团扩链剂为主，叔胺以及仲胺经酸或烷基化试剂的 作用，形成亲水的铵离子。还可通过含氨基的聚氨酯与环氧 氯丙烷及酸反应而形成铵离子。 (3)非离子型水性聚氨酯，即分子中不含离子基团的水性聚氨 不含离子基团的水性聚氨 酯。非离子型水性聚氨酯的制备方法有：①普通聚氨酯预聚 体或聚氨酯有机溶液在乳化剂存在下进行高剪切力强制乳化； ②制成分子中含有非离子型亲水性链段或亲水性基团，亲水 性链段一般是中低分子量聚氧化乙烯，亲水性基团一般是羟 甲基。(4)混合型 聚氨酯树脂分子结构中同时具有离于型及 混合型 非离子型亲水基团或链段。