涂料论文—水性聚氨酯的应用

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1、水性聚氨酯最新研究及展望课程：涂料主讲老师:暴峰院系：化学学院专业：应用化学学号：2010214131姓名：张伟华中师范大学化学学院2012年6月水性聚氨酯最新研究及展望摘要：本文简述水性聚氨酯国内外的研究进展和制备方法。介绍了水性聚氨酯在涂料、皮革加工、胶粘剂及纺织加工等行业的应用现状，特别总结了水性聚氨酯在涂料化学中的应用，指出水性聚氨酯将朝着环保、经济、低毒的方向发展。关键词：研究进展制备应用展望前言水性聚氨酯是一种聚氨酯粒子分散于水中的二元胶体体系，分子链中含有亲水性基团，因此与水具有很强的亲和性。它不仅具有溶剂型聚氨酯耐低温、柔韧性好、粘接强度大的优良性能，还具有无毒、

2、不燃、气味小、不污染环境、安全、加工方便、成膜透气性好等优点。由于近年来有机溶剂价格高涨及环保部门对有机溶剂的使用和废物排放的严格限制，使水性聚氨酯取代溶剂型聚氨酯成为一个重要的发展方向。一、水性聚氨酯胶黏剂的国内外研究进展1.国外水性聚氨酯的研究进展水性聚氨酯在很多国家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，而且领域还在不断扩大，虽然历史不长，但发展非常迅速。现在水性聚氨酯已形成体系，并不断扩大。有关水性聚氨酯的研究报道更是层出不穷。早在50年代就有少量水性聚氨酯的研究，如1953年DUPont公司的研究人员将端异氰酸酯聚氨酯预聚体/甲苯溶液分散于水中，在

3、乙二胺扩链下合成了水性聚氨酯，但当时并未受重视。到了60～70年代，对水性聚氨酯的研究才开始迅速发展，1967年首次出现于美国市场，1972年已能大批量生产。70～80年代，美、德、日等国的一些水性聚氨酯已从试制阶段发展为实际生产和应用阶段。如德国Bayer公司的磺酸型阴离子聚氨酯乳液Impranil和DispereollKA等系列，美国Wyandotte化学公司的X及E等系列，Hoechst公司的Acrym系列，日本大日本油疆公司的HydranHW及AP系列，日本公司的聚氨酯乳液CVC36及水性已烯基聚氯酯胶粘剂CU系列以及日本光洋产业公司的水性乙烯基聚氨酯胶粘剂KR系列等。近

4、年来，采用乙酰乙酰氧基(AcAc)官能团聚合物研制出新型自交联单组分水性聚氨酯可在常温下稳定贮存，水分挥发后交联成膜，产品干燥成膜快，涂膜透明度好、光泽度高、以及抗化学性能优良。此外，德国的Loraze对自乳化聚氨酯的稳定机理、相转变过程等作了大量的理论研究。韩国的Kim和Lee等人对各种阴阳离子聚氨酯的结构和性能作了大量工作。2.国内水性聚氨酯的发展国内水性聚氨酯的研究起步较晚，研究始于1972年水性电泳漆的制备。随后，1976年沈阳皮革研究所研制出了用作皮革涂饰剂的聚氨酯乳液。1979年大连油漆厂徐兰萍制备出用于复合层压板的聚氨酯胶粘剂，克服了酚醛树脂胶的毒性和对环境的污染，

5、以及聚酯酸乙烯酯水解、耐热性不足等缺点。20世纪80年代后，国内一些高校和科研单位陆续开始对水性聚氨酯进行研究。但由于我国水性聚氨酯的研究起步较晚，发展很不平衡，国内企业大多以市场为导向，采取一些追求短、平、快的发展策略，导致我国水性聚氨酯品种比较单一，性能与国外同类产品相比存在的差异较大。本世纪以来，国内高校和研究所陆续引进了一些先进仪器设备，促进了水性聚氨酯这一新型高分子材料的研究，开始出现了一些新开发的水性聚氨酯产品，陆续发表了具有一定研究水平的相关论文。目前，我国水性聚氨酯的产品开发和理论研究正处于活跃期。二、水性聚氨酯的制备由于传统工艺制备的聚氨酯，其疏水性强，不能直接

6、分散于水相之中；另一方面，异氰酸酯易与水发生反应，从而不能在水中制备。水性聚氨酯乳液的制备方法可以分为外乳化法和自乳化法。外乳化法，若分子链中仅含有少量不足以自乳化的亲水性链段或基团，或完全不含亲水性成分，此时必须添加乳化剂，才能得到乳液。自乳化法又称内乳化法，是指聚氨酯链段中含有亲水性成分，因而无需乳化剂即可形成稳定乳液的方法。自乳化法制得的水性聚氨酯乳液粒径小，稳定性高，成膜性、粘附性好，是目前制备水性聚氨酯的主要方法。1.外乳化法所谓外乳化法就是在乳化剂、高剪切力存在下将聚氨酯预聚体或聚氨酯有机溶液强制乳化于水中形成乳液的方法，也叫做强制乳化法。一般采用的乳化剂是烷基苯磺酸

7、钠、烷基硫酸钠和聚氧乙烯醚等。由于这种聚氨酯不易溶于水，因此需通过强烈搅拌，依靠剪切力和大量乳化剂将其强制分散于水中。有时为了提高异氰酸酯的分散性，需要加入少量可溶于水的有机溶剂以利于聚氨酯乳化。大多数情况下，常将这种乳液和二胺扩链剂反应，以形成高分子量的聚氨酯-聚脲乳液。2.自乳化法自乳化法又称内乳化法，是指在聚氨酯的分子骨架中引入亲水性基团(多为可形成离子键的基团)，无需外加乳化剂就可以在剧烈搅拌下直接分散到水中制得水性聚氨酯的新方法。这样亲水性基团通过亲水单体的扩链反应而进