高性能水性聚氨酯涂料研究进展
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。
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。
水性聚氨酯涂料合成及其性能研究
抽滤 抽 出丙酮 ，得 到带有 一定蓝光 的水性 聚氨 酯乳液 。 ２ ． ５ 二 正 丁胺 反滴 定 测定 水性 聚氨 酯 预 聚体 溶 液 中游离 的 一 Ｎ Ｃ Ｏ 质 量分数 准确 称 取一 定量 的水 性 聚氨 酯 预聚 体溶 液 放 入干 净 的锥 形 瓶 中 ，
加入 适量 的无 水 甲苯 ，使 其溶解 ，用 移液 管加 入过 量的 二丁胺 一甲苯 溶液 ，摇 晃使 瓶 内液 体混 合均 匀 ，室温放 置 ２ Ｏ ～ ３ ０ ａｉ ｒ ｎ，加 入适 量的 异丙 醇（ 或 乙醇） ，加 入几滴溴 甲酚绿 为指 示剂 ，用 ０ ． ５ ｍｏ ｌ ／ Ｌ Ｈ Ｃ １ 标 准 溶液 滴定 ，当溶液 颜色 由蓝色变成 黄色 时为终点 ，并做空 白实验 。
聚体 溶液 。
２ ． ３ 水 性聚氨 酯预聚体 的扩 链反应 在上步得 到的水性聚氨 酯预聚体溶液 中加入一定 量的 Ｄ ＭＰ Ａ （ ｒ ｌ ＝ ｎ异氰 酸） 和 Ｂ Ｄ Ｏ （ 加入 的 量是 ＤＭＰ Ａ 的 ５％） 。期 间一 直 用二 正 丁胺进 行反 滴定 ，滴 至溶 液 中游离 的异 氰酸根 量 大致 不变 ，同时添 加适 量 的丙酮 以控制 预 聚体 的粘 度 ，得 到 具有一 定 分子 量 、粘 性和 水 溶性 水性 聚氨酯 预聚体溶 液 。 ２ ． ４水性 聚氨酯预 聚体 的中和和 分散 将 上步得 到的扩链 后的水 性聚氨 酯预 聚体 溶液 降温至 ４ Ｏ℃左 右后 加 入 适量 的 三 乙胺 ，中和 反 应 ３ ０ ｍｉ ｎ至溶 液 Ｐ Ｈ ＝ ７ ，降温 至 ２ Ｏ℃ 。 在 高速搅拌 下加入 去离 子水和适 量的 乙二胺 ，乳 化 ３ ０ ｍｉ ｎ，然后 减压
性 聚氨 酯的乳 化主 要采 用 内乳化 法 。该 法利 用 水性 单体 在聚 氨酯 大分 子 链上 引入 亲水 的离 子化 基 团或 亲水 嵌段 ：一 Ｃ Ｏ Ｏ ～ Ｎ Ｈ Ｅ ｔ 。 、 Ｓ Ｏ ａ － ＋ Ｎ ａ 、一 Ｎ Ａ ｃ 、一 Ｏ Ｃ Ｈ Ｃ Ｈ 一等 ，在 搅拌 下 自乳 化而 成 乳 液 （ 或 分散 体） 。这 中乳液稳 定性好 ，质 量稳定 。根据扩 链 反应 的不 同， 自乳
水性聚氨酯木器涂料改性研究进展
１ １ 水 性聚 氨酯 分散体 的 制备方 法 ． 聚 氨酯 水分 散体是 一类 分散在 水 中溶胀 的聚 氨酯 粒 子 ， 粒 径 范 围 为 ０ ０ ～５／ 制 备方 法 其 ．１ ． ｔ ｍ， 通 常有 强制乳 化 法和 自乳化 法 。强制 乳化法 是将 聚氨 酯 预聚物 缓 慢 加 入 到含 乳 化 剂 的 水 中 ， 成 形
由于 丙酮法 生 产 工 艺 较 简单 ， 目前 国 内水性 聚 氨
酯 的生 产基本 都采 用此 法 。此法 存在 的缺点 则是 丙 酮 回收时 易挥发 ， 有着 火危 险 ， 且 回收 的丙酮溶 剂 难 以利用 ， 而且 生 产效率 低 、 能耗大 、 成本 较高 。 预 聚 体 分 散 法 则 是 先 制 备 含 亲 水 基 团 并 带 有
粗 粒 乳 液 ， 送 入 均 化 器 形 成 粒 径 适 当 的乳 液 。 再
人们 环保 、 能源 意识 的增 强 ， 性木 器涂料 得 到迅 水 猛的发 展 ｌ 。 目前 ， ３ Ｊ 水性 木 器 漆 已成 功应 用 于 家 庭装修 和普 通 家具 上 ， 正在 扩大 其市场 占有 率 。 并
为 了净化 人 类 的生 存 环境 ， 国环 保 法 对 涂 各 料体 系 中有 机挥 发物 （ ｃ） ｖｏ 含量 的严格 限制 ｌ ２ １ ． Ｊ 促进 了 以水 性 涂 料 为 代 表 的 低 污 染 型 涂 料 的 发
展 。木 器涂 料是 涂 料 工 业 的 重要 组 成 部 分 ， 着 随
件下 自发 分散 形 成 乳 液 。根 据 扩链 反应 不 同 ， 自
分散体 涂料 、 聚氨 酯 水 分 散体 涂 料 和 双组 分 聚氨 酯涂料 等 。水 性 醇 酸漆 在 贮 存 过 程 中会 水 解 ， 钴
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
2024年水性聚氨酯防水涂料市场发展现状
2024年水性聚氨酯防水涂料市场发展现状前言水性聚氨酯防水涂料作为一种新型环保型防水涂料，具有施工方便、性能优良、环境友好等优点，在建筑行业中得到了广泛的应用。
本文将重点探讨水性聚氨酯防水涂料市场的发展现状。
一、行业概述水性聚氨酯防水涂料是一种以水为基质、聚氨酯树脂为主要成膜物质的涂料产品。
相比于传统的溶剂型聚氨酯防水涂料，水性聚氨酯防水涂料具有安全环保、无毒无害等特点。
随着人们对环境保护意识的提高和相关政策的推动，水性聚氨酯防水涂料市场的需求不断增长。
二、市场规模水性聚氨酯防水涂料市场的规模呈现稳步增长的趋势。
近年来，随着建筑领域的快速发展，防水涂料的需求持续增加。
水性聚氨酯防水涂料作为一种新兴产品，拥有广阔的市场空间。
据市场研究数据显示，水性聚氨酯防水涂料市场预计将在未来几年内保持每年10%以上的增长率。
三、市场发展趋势1. 环保导向在当前环保意识不断提高的背景下，环保型产品成为市场的主流趋势。
水性聚氨酯防水涂料因其无毒无害、低VOC排放等优势，成为环保型防水涂料的首选。
未来，市场对于环保型水性聚氨酯防水涂料的需求将持续增长。
2. 技术创新随着科学技术的进步，水性聚氨酯防水涂料的技术水平也不断提高。
目前，水性聚氨酯防水涂料已经可以实现更好的耐候性、附着力和耐腐蚀性能等。
未来，市场对于高性能水性聚氨酯防水涂料的需求将逐渐增加。
3. 市场竞争格局水性聚氨酯防水涂料市场竞争激烈，主要厂商之间的竞争主要体现在产品价格、产品质量和品牌影响力等方面。
目前，国内外众多知名防水涂料企业已经参与到水性聚氨酯防水涂料市场的竞争中。
未来，市场将更加关注创新能力和品牌影响力，这将是企业在竞争中取得优势的关键。
四、发展机遇与挑战水性聚氨酯防水涂料市场面临着机遇和挑战并存。
机遇主要体现在政策推动、市场需求增加等方面。
然而，市场也存在一些挑战，比如技术创新压力、产品成本控制等。
只有适应市场需求并与时俱进，企业才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。
高固含量无溶剂水性聚氨酯的结构和性能分析
高固含量无溶剂水性聚氨酯的结构和性能分析摘要：为了保证道路系列材料研发项目如期开展，本论文以聚丁二醇酯二醇、异佛尔酮二异氰酸酯等材料为基础，不添加任何与油有关的溶剂，最终合成高固含量的无溶剂水性聚氨酯，并对其展开结构实验和性能实验。
实验结果：高固含量无溶剂水性聚氨酯为聚酯结构，乳液黏度会在固含量增加的同时有所提升，结晶性能会在分子量增加的同时有所提升，力学性能会在固含量增加的同时有所下降。
关键词：高固含量无溶剂；水性聚氨酯；结构和性能引言：近几年，在环境保护的持续开展下，我国研发出诸多环保方面的技术与材料，而水性聚氨酯便是其中之一，具备不易燃烧、节能环保等特点，促使其开始被社会大众所关注。
但由于相关产品中材料含量过低，所以在使用过程很容易产生诸多限制。
为了从根本解决水性聚氨酯含量过低的问题，本文通过实验深入分析高固含量无溶剂水性聚氨酯的结构和性能。
1实验及方法1.1实验材料实验材料为:异氟二异氰酸酯、己二酸聚丁二醇、二甲基丁酸、丁二醇、化学纯、三乙胺、化工纯。
1.2实验仪器实验仪器有:水浴恒温装置HH-WO余姚市工业仪器二厂；电子剥离试验机,BLD-200N,济南兰光机电有限公司；玻璃仪器气流烘干器,KQ-B,南京金正教学仪器有限公司；压样机,XJY-I,承德金建检测仪器有限公司；热重分析仪,HCT-1,北京恒久科学仪器厂；差示扫描量热仪,DSC1,瑞士梅特勒-托利多。
1.3实验方法计量PDPTMG或PBA的数量添加到1000毫升的燃烧瓶配备重搅拌器和温度计,110c真空加热脱水2h,温度降至80摄氏度,配备重PDIPDI和添加催化剂PDBTDL 2h。
在85℃恒温加热反应2h，得到一种新型弹性聚氨酯预聚体。
用邻正丁胺线性滴定法测定聚合过程中材料中N和NCO离子的含量。
两种反应物到达加热终点后，冷却至70C，再加入DMBA和DMBDO盐酸，升温至80C，在恒温下继续反应2.5h。
制备了一种含羧基的聚氨酯盐酸预聚体。
聚氨酯防腐涂料研究进展
了简要的阐述 ， 并对防腐涂料未来的发展趋势进行
了展 望 。
关键词 ：聚氨酯 ；防腐涂半 ；进展 斗
０ 引言
大 。ＰＦ含量小的涂料 ，其涂层表面为孔状结构 ，当涂料 ＴＥ
ＴＥ 材料腐蚀是全世界面临的一个严重的 问题 。腐蚀不仅 中Ｐ Ｆ含量增加 时 ，涂层表面呈片状结构。并且涂层 的表 它与水的浸润热 消耗 了宝贵的财富 ，而且破坏了生产生活等许多活动的正 面能各分量与聚 四氟乙烯材料的值相近 ，
行 了简要 的阐述 。 提高 水性聚氨酯涂膜 的综合性能 。因此环氧树脂也被 广
泛用于 水性聚 氨酯 的改性 以提高 涂料 的耐腐蚀 性。 Ｅａ ｒｍ
１ 含氟 防腐 涂料
Ｓａ ｍ ｎ ｈ ｒ ｉ等 ，用冰醋酸和双氧水将亚麻仁油和水黄皮籽油
聚 四氟乙烯 、 全氟烃 、 全氟醚等具 有极强 的耐腐蚀性 ， 进行 环氧化 ，制得 了环氧树脂 。再将上述产物继续羟基化 几乎不 受任何化学试 剂的腐蚀 ，曾一度被人们称之为塑料 后与异 氰酸酯 反应制得 了两种聚氨酯。实验将其分别涂覆 待其干燥后分别浸入３５（ ．％质 王 。这主要的是Ｃ 键 的键能大 ，使得含氟化合物很稳定 在经过处 理的低碳 钢钢板上 ， —Ｆ
金志来，杨建军，张建安，吴庆云，吴明元 （ 徽 大学化 学 化工 学院 与安徽 省绿 色高 分子材 料 重 点实验 室 ，合肥 ２ ０ ３） 一 安 ０ ３ ９
一
的缘故。因此 ， 人们将含氟涂料大量用于工农业防腐材料。
摘 要： 主要从原料和合成工艺两个方面介绍了含
研究还表 明，合理的含氟聚氯酯涂装体 系在军用雷达 的重 防腐 中效 果明显优于丙烯酸聚 氨酯等其他涂装体 系 。田
氟、环氧 、纳米、互穿 网络以及玻璃鳞片型等多种
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高性能水性聚氨酯涂料研究进展
摘要：随着环保法规日益严格，水性聚氨酯涂料的应用越来越广，高性能水
性聚氨酯涂料成为研究热点。
本文综述了目前高性能水性聚氨酯涂料的主要研究
方向，并对高性能水性聚氨酯涂料未来的应用前景进行了展望。
关键词：高性能；水性聚氨酯涂料
一、引言
聚氨酯涂料是指以聚氨酯树脂作为主要成膜物质，在配以颜料、溶剂、催化剂、及其它辅助材料等所组成的涂料。
聚氨酯涂料具有较强的耐磨性、优良的附
着力、优良的耐油、耐酸碱、耐水以及耐化学药品等耐腐蚀性能，因而广泛地应
用于车辆、船舶、航空、电子、建筑、桥梁、机床、木器及室内装潢等领域的装
饰和保护中。
聚氨酯涂料种类繁多，其中按分散介质或其形态分为溶剂型、无溶剂型、高
固体性、水分散型、粉末涂料型等。
近年来，随着人们环保理念的增强和环保法
规的日益严格，聚氨酯涂料市场也以绿色环保为发展方向，各种环保型涂料被相
继开发并广泛应用。
到2025年，涂料行业总产量预计增长到3000万吨左右，其
中环境友好型涂料品种将占涂料总产量的70%。
环保聚氨酯涂料中，水性聚氨酯涂料是是目前综合性能最好的防水涂料之一，具有成膜性好、延伸率大、粘结力强、耐油耐酸碱化学品和装饰性好等优良性能。
但是，水性聚氨酯涂料在成本、耐水性、与基材润湿性、施工与应用性能方面也
存在许多缺点。
随着生活生产中对水性聚氨酯(WPU)涂料性能方面要求的提高，寻求高性能
的水性聚氨酯涂料越来越受到广泛关注。
本文综述了目前高性能水性聚氨酯涂料
的主要研究方向，并对未来的应用前景进行了展望。
二、高性能水性聚氨酯涂料研究进展
目前，高性能水性聚氨酯涂料的研究主要集中在以下两个方向。
一是利用聚
氨酯分子的可设计性，在聚氨酯链上引入特殊功能的分子结构，如含氟、含硅聚
合物链，使涂膜具有更多的功能性，如优异的表面性能、耐高温性、耐水性和耐
候性等；二是引入各种纳米粒子，增强复合涂料的性能。
具体研究情况如下。
2.1.1 有机硅改性水性聚氨酯涂料
有机硅材料具有耐高低温、耐气候老化、耐臭氧、电绝缘、耐燃、无毒、无
腐蚀和生理惰性等优异性能，因而是聚氨酯改性产品的理想材料。
将有机硅用于
聚氨酯的改性克服了聚氨酯材料的性能缺陷，其耐腐蚀性、耐候性及耐热冲击等
性能都获得了明显改善，是扩大聚氨酯应用领域的一条重要途径。
MDI）、聚冰乙酸二元酸M. M. RAHMAN 等[1]以氢化苯基甲烷二异氰酸酯（H
12
（PTMG）、DMPA 为主要原材料，硅烷改性的乙二胺（TMSiP-EDA）
为扩链剂及改性剂，通过水解、缩合反应制得了一系列有机硅改性水性聚氨
酯乳液。
结果，涂层的杨氏模量及拉伸性能随着有机硅引入量的增加而增高，分
别提高了700%及32%，并且改性后的涂层在海水中浸泡数月没有显著改变。
很明显，经 TMSiP-EDA 改性的水性聚氨酯涂层的防污性能及耐腐蚀性能获得了明显
提升。
2.1.2 WPU 丙烯酸酯改性
丙烯酸酯与聚氨酯同为有机溶剂，在性能上拥有互补的优势。
如水性聚氨酯
乳液不足的化学性能、抗病性、耐溶性，与聚丙烯酸酯的耐腐蚀性、耐候性交叉
互补。
在油漆行业中，丙烯酸酯改性的水性聚氨酯被称作“第三代水性聚氨酯”，是当前水性聚氨酯的发展趋势之一。
邓飞飞[2]以聚丙二醇、IPDI、甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）为化工产品，合成了苯环封端的聚氨酯预聚物，再以甲基丙烯酸丁酯（BMA）为接枝剂，通过微乳液聚合反应降解了聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液，最后表征结果显示，随着PBMA/PU 质量比的增大，涂层的拉伸强度及断裂伸长率提升。
尽管这种方式获得的乳液粒径增加了87%，但是乳液的稳定性却未受较大影响。
2.1.3 含氟聚氨酯涂料
由于氟原子半径小，电负性强、碳氟键键能高，因此赋予了氟涂料极好的耐
紫外线和核辐射性、柔韧性，优良耐磨性，低表面能，高抗张强度，高电阻率，
高耐候性，耐化学品，防霉阻燃，耐热，已经在建筑幕墙涂料、耐酸雨涂料、耐
温防腐涂料，防污涂料和汽车面漆方面得到应用。
含氟聚氨酯树脂涂料采用羟基
固化双组分聚氨酯涂料的原理，将含羟基的氟树脂，与作为另一固化剂组分的多
异氰酸酯配成含氟的聚氨酯涂料，可常温交联。
作为功能基团的含氟共聚物，通
过多异氰酸酯常温交联固化，它具有氟树脂优异的化学性能，又具有通用涂料的
涂装性能而被广泛应用。
根据报道，含氟聚氨酯涂料已在美国海军中广泛使用。
2.1.4纳米改性的水性聚氨酯涂料
纳米粒子具有特殊性能，将其添加到水性聚氨酯中可以增强材料的机械力学
性能、热稳定性，不仅可制备出力学性能优异的通用型纳米改性水性聚氨酯涂料，而且还可以制备隔热型、抗紫外线型、导电型和抗菌型等涂料[3]，因此对水性聚
氨酯纳米改性复合材料的探讨有着重要意义。
目前可以添加的纳米颗粒主要有纳
米二氧化硅(SiO
2)、ZrO2、碳纳米管(CNT)、三氧化二铝(Al
2
O
3
)、以及复合纳米材
料等。
纳米氧化硅因颗粒尺寸小，分子呈三维网状结构，表面羟基含量高，具有很高的反应活性，可与聚合物分子键合或接枝，也可渗透到高分子链以及大颗粒材料之间的缝隙中，形成独特的三维硅石网络结构，从而能提高涂料的强度和表面粗糙度。
孙多先等[4]研究了水性聚氨酯包封原生纳米SiO
2
复合材料。
分析表明：
纳米SiO
2
/水性聚氨酯复合物粒子分散于水性聚氨酯胶束内部，粒径在60 nm左右，具有核-壳型结构的纳米级微粒，体系有着良好的稳定性和透光性。
徐鑫梦[5]通过原位聚合制备了多功能聚苯胺/铜/氧化锆 (PANI/Cu/ZrO2) 三元纳米复合材料，并研究了纳米复合材料对水性聚氨酯涂料的抗菌活性、抗静电性能和漆膜性能的影响。
结果表明，PANI/Cu/ZrO2能够显著抑制革兰氏阳性和革兰氏阴性菌的生长。
具有 5％含量的三元纳米复合材料的水性聚氨酯涂料的表面
电阻为4×108 Ω，符合抗静电材料的行业标准。
改性水性聚氨酯涂料的漆膜性能和热性能除光泽度外均得到了不同程度的提高。
但是，目前用纳米粒子改性聚氨酯还需要解决以下几个问题：
(1) 由于纳米粒子表面能大，易团聚，不利于发挥其纳米效应，这还需要我
们进一步研究纳米表面改性方法及制备纳米复合物的工艺方法和条件。
(2) 在工业生产中，纳米改性聚氨酯主要还是采用机械共混，这还需要我们
研究更多更好的适合工业生产的工艺。
(3) 聚合物和硅酸盐界面的键类型(氢键、范德华力、共价键等)如何影响纳
米材料的性质，特别是纳米复合材料的热力学和动力学及复合机理都需要进一步
的研究。
三、总结与展望
随着环保法规日益严格，水性聚氨酯涂料的应用越来越广，各种高性能水性
聚氨酯涂料成为研究热点。
目前主要通过在聚氨酯链上引入特殊功能的分子结构，或者引入一种或多种纳米粒子，以增强水性聚氨酯涂料的性能。
目前水性聚氨酯
涂料已经在家庭装修、车辆等多个领域广泛应用，相信未来的水性聚氨酯涂料可
以满足各种场景应用的性能要求。
参考文献
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