聚氨酯涂料的工業(yè)制備.doc

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1、聚氨酯涂料的工業(yè)制備（中國(guó)地質(zhì)大學(xué)武漢）摘要：簡(jiǎn)述聚氨涂料是常見(jiàn)的一類具有良好的機(jī)械性能、較高的固體含量、各方面的性能都比較好的涂料，聚氨酯涂料在汽車行業(yè)、航空、海洋、建筑、塑料、機(jī)電、石化等各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。是目前最有發(fā)展前途的一類涂料，本文簡(jiǎn)述聚氨酯涂料的組分和分類，挑選改性水性聚氨酯涂料的制備方法和應(yīng)用進(jìn)行說(shuō)明。關(guān)鍵詞：聚氨酯涂料，異氰酸酯預(yù)聚物，含羥基樹(shù)脂，水性聚氨酯涂料1引言聚氨酯涂料是目前較常見(jiàn)的一類涂料，可以分為雙組分聚氨酯涂料和單組分聚氨酯涂料。雙組分聚氨酯涂料一般是由異氰酸酯預(yù)聚物（也叫低分子氨基甲酸酯聚合物）和含羥基樹(shù)脂兩部分組成，通常

2、稱為固化劑組分和主劑組分。這一類涂料的品種很多，應(yīng)用范圍也很廣，根據(jù)含羥基組分的不同可分為丙烯酸聚氨酯、醇酸聚氨酯、聚酯聚氨酯、聚醚聚氨酯、環(huán)氧聚氨酯等品種。一般都具有良好的機(jī)械性能、較高的固體含量、各方面的性能都比較好。是目前很有發(fā)展前途的一類涂料品種。主要應(yīng)用方向有木器涂料、汽車修補(bǔ)涂料、防腐涂料、地坪漆、電子涂料、特種涂料、聚氨酯防水涂料等。缺點(diǎn)是施工工序復(fù)雜，對(duì)施工環(huán)境要求很高，漆膜容易產(chǎn)生弊病。單組分聚氨酯涂料主要有氨酯油涂料、潮氣固化聚氨酯涂料、封閉型聚氨酯涂料等品種。應(yīng)用面不如雙組分涂料廣，主要用于地板涂料、防腐涂料、預(yù)卷材涂料等，其總體性能

3、不如雙組分涂料全面。2聚氨酯涂料的分類2.1雙組分聚氨酯涂料雙組分聚氨酯涂料具有成膜溫度低、附著力強(qiáng)、耐磨性好、硬度大以及耐化學(xué)品、耐候性好等優(yōu)越性能，廣泛作為工業(yè)防護(hù)、木器家具和汽車涂料。水性雙組分聚氨酯涂料將雙組分溶劑型聚氨酯涂料的高性能和水性涂料的低VOC含量相結(jié)合，成為涂料工業(yè)的研究熱點(diǎn)。水性雙組分聚氨酯涂料是由含－OH基的水性多元醇和含－NCO基的低黏度多異氰酸酯固化劑組成，其涂膜性能主要由羥基樹(shù)脂的組成和結(jié)構(gòu)決定。2.2單組分水性聚氨酯涂料單組分水性聚氨酯涂料是以水性聚氨酯樹(shù)脂為基料，并以水為分散介質(zhì)的一類涂料。通過(guò)交聯(lián)改性的水性聚氨酯涂料具有

4、良好的儲(chǔ)存穩(wěn)定性、涂膜力學(xué)性能、耐水性、耐溶劑性及耐老化性能，而且與傳統(tǒng)的溶劑型聚氨酯涂料的性能相近，是水性聚氨酯涂料的一個(gè)重要發(fā)展方向。2.3熱固性聚氨酯涂料交聯(lián)的聚氨酯能增加其耐溶劑性及水解穩(wěn)定性。聚氨酯水分散體在應(yīng)用時(shí)與少量外加交聯(lián)劑混合組成的體系叫熱固化性水性聚氨酯涂料，也叫做外交聯(lián)水性聚氨酯涂料。使用交聯(lián)劑主要有多官能團(tuán)的氮丙啶、氨基樹(shù)脂（三聚氯胺樹(shù)脂）或?qū)Ｓ玫沫h(huán)氧樹(shù)脂等。采用氮丙啶，一般用量為聚氨酯質(zhì)量的3%-5%，就有很好的交聯(lián)膜生成。2.4光固化水性聚氨酯涂料光固化水性聚氨酯涂料采用電子束輻射、紫外光輻射的高強(qiáng)度輻射引發(fā)低活性的預(yù)聚物體系產(chǎn)

5、生交聯(lián)固化，以紫外光固化形式為主。先用不飽和聚酯多元醇制備預(yù)聚物，然后用常規(guī)的方法引進(jìn)粒子基因，經(jīng)親水處理后制得在主鏈上帶雙鍵的聚氨酯水分散體，再與易溶的高活性三丙烯酸烷氧基酯單體、光敏劑等助劑混合得到光固化水性聚氨酯涂料。2.5室溫固化水性聚氨酯涂料對(duì)于某些熱敏基材和大型制件，不能采用加熱的方式交聯(lián)，必須采用室溫交聯(lián)的水性聚氨酯涂料。通過(guò)與水分散性多異氰酸酯結(jié)合，可以改進(jìn)水性端羥基聚氨酯預(yù)聚物/丙烯酸酯混合物，尤其是羥基丙烯酸酯混合物的性能。此類水性聚氨酯涂料，采用特制的多異氰酸酯交聯(lián)劑，即含－NCO端基的異氰酸酯預(yù)聚物，經(jīng)親水處理后分散于各種含羥基聚合

6、物中而形成分散體，與多種含羥基聚合物水分散體組成能在室溫固化的聚氨酯水性涂料.2.6第三代水性聚氨酯涂料（PUA)第三代水性聚氨酯涂料（PUA)聚氨酯（PU）乳液和聚丙烯酸（PA）乳液同其溶劑型產(chǎn)品相比，具有低廉，安全，不燃燒，無(wú)毒，不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。純PA乳液存在耐磨性、耐水性和耐化學(xué)品性差的缺陷，固含量高，應(yīng)用范圍不廣等。PU和PA在性質(zhì)上具有互補(bǔ)作用。PUA復(fù)合乳液兼?zhèn)淞硕叩膬?yōu)點(diǎn)，具有耐磨、耐腐蝕和光亮，柔軟有彈性，耐水性和力學(xué)性能好，耐候性佳等特性，因此被譽(yù)為“第三代水性聚氨酯”，成為當(dāng)今涂料一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。2.7環(huán)保型低芳烴聚氨酯涂料該涂料既可彌

7、補(bǔ)水性涂料性能不足，保持溶劑型涂料的優(yōu)異性能。又可減少涂料對(duì)環(huán)境的影響。兼顧性能與環(huán)保性，較好地解決了這一問(wèn)題。該涂料體系采用氣味小、毒性低的石油類低極性溶劑為稀釋劑?？娠@著減少對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染的物質(zhì)，如苯、二甲苯及有害廢氣污染物(HAPs)的排放量，作為溶劑體系涂料，它還具有良好的涂膜及施工性能，在冬季低溫條件下也可施工。此外，由于該涂料體系中溶劑的溶解力低，不會(huì)產(chǎn)生侵蝕，因而易于重涂。并可用于噴涂易被溶劑侵蝕的材料。3改性水性聚氨酯涂料的制備方法3.1?主要原材料準(zhǔn)備和精制?異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI），工業(yè)品;聚醚多元醇（N220，相對(duì)分子質(zhì)量為20

8、00），工業(yè)品；蓖麻油（C.O），分析純；1，4-?丁二醇（BDO