聚氨酯涂料的工业制备.doc

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1、聚氨酯涂料的工业制备（中国地质大学武汉）摘要：简述聚氨涂料是常见的一类具有良好的机械性能、较高的固体含量、各方面的性能都比较好的涂料，聚氨酯涂料在汽车行业、航空、海洋、建筑、塑料、机电、石化等各个领域应用广泛。是目前最有发展前途的一类涂料，本文简述聚氨酯涂料的组分和分类，挑选改性水性聚氨酯涂料的制备方法和应用进行说明。关键词：聚氨酯涂料，异氰酸酯预聚物，含羟基树脂，水性聚氨酯涂料1引言聚氨酯涂料是目前较常见的一类涂料，可以分为双组分聚氨酯涂料和单组分聚氨酯涂料。双组分聚氨酯涂料一般是由异氰酸酯预聚物（也叫低分子氨基甲酸酯聚合物）和含羟基树脂两部分组成，通常

2、称为固化剂组分和主剂组分。这一类涂料的品种很多，应用范围也很广，根据含羟基组分的不同可分为丙烯酸聚氨酯、醇酸聚氨酯、聚酯聚氨酯、聚醚聚氨酯、环氧聚氨酯等品种。一般都具有良好的机械性能、较高的固体含量、各方面的性能都比较好。是目前很有发展前途的一类涂料品种。主要应用方向有木器涂料、汽车修补涂料、防腐涂料、地坪漆、电子涂料、特种涂料、聚氨酯防水涂料等。缺点是施工工序复杂，对施工环境要求很高，漆膜容易产生弊病。单组分聚氨酯涂料主要有氨酯油涂料、潮气固化聚氨酯涂料、封闭型聚氨酯涂料等品种。应用面不如双组分涂料广，主要用于地板涂料、防腐涂料、预卷材涂料等，其总体性能

3、不如双组分涂料全面。2聚氨酯涂料的分类2.1双组分聚氨酯涂料双组分聚氨酯涂料具有成膜温度低、附着力强、耐磨性好、硬度大以及耐化学品、耐候性好等优越性能，广泛作为工业防护、木器家具和汽车涂料。水性双组分聚氨酯涂料将双组分溶剂型聚氨酯涂料的高性能和水性涂料的低VOC含量相结合，成为涂料工业的研究热点。水性双组分聚氨酯涂料是由含－OH基的水性多元醇和含－NCO基的低黏度多异氰酸酯固化剂组成，其涂膜性能主要由羟基树脂的组成和结构决定。2.2单组分水性聚氨酯涂料单组分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

4、良好的储存稳定性、涂膜力学性能、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。2.3热固性聚氨酯涂料交联的聚氨酯能增加其耐溶剂性及水解稳定性。聚氨酯水分散体在应用时与少量外加交联剂混合组成的体系叫热固化性水性聚氨酯涂料，也叫做外交联水性聚氨酯涂料。使用交联剂主要有多官能团的氮丙啶、氨基树脂（三聚氯胺树脂）或专用的环氧树脂等。采用氮丙啶，一般用量为聚氨酯质量的3%-5%，就有很好的交联膜生成。2.4光固化水性聚氨酯涂料光固化水性聚氨酯涂料采用电子束辐射、紫外光辐射的高强度辐射引发低活性的预聚物体系产

5、生交联固化，以紫外光固化形式为主。先用不饱和聚酯多元醇制备预聚物，然后用常规的方法引进粒子基因，经亲水处理后制得在主链上带双键的聚氨酯水分散体，再与易溶的高活性三丙烯酸烷氧基酯单体、光敏剂等助剂混合得到光固化水性聚氨酯涂料。2.5室温固化水性聚氨酯涂料对于某些热敏基材和大型制件，不能采用加热的方式交联，必须采用室温交联的水性聚氨酯涂料。通过与水分散性多异氰酸酯结合，可以改进水性端羟基聚氨酯预聚物/丙烯酸酯混合物，尤其是羟基丙烯酸酯混合物的性能。此类水性聚氨酯涂料，采用特制的多异氰酸酯交联剂，即含－NCO端基的异氰酸酯预聚物，经亲水处理后分散于各种含羟基聚合

6、物中而形成分散体，与多种含羟基聚合物水分散体组成能在室温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）乳液同其溶剂型产品相比，具有低廉，安全，不燃烧，无毒，不污染环境等优点。纯PA乳液存在耐磨性、耐水性和耐化学品性差的缺陷，固含量高，应用范围不广等。PU和PA在性质上具有互补作用。PUA复合乳液兼备了二者的优点，具有耐磨、耐腐蚀和光亮，柔软有弹性，耐水性和力学性能好，耐候性佳等特性，因此被誉为“第三代水性聚氨酯”，成为当今涂料一个发展趋势。2.7环保型低芳烃聚氨酯涂料该涂料既可弥

7、补水性涂料性能不足，保持溶剂型涂料的优异性能。又可减少涂料对环境的影响。兼顾性能与环保性，较好地解决了这一问题。该涂料体系采用气味小、毒性低的石油类低极性溶剂为稀释剂。可显著减少对环境产生污染的物质，如苯、二甲苯及有害废气污染物(HAPs)的排放量，作为溶剂体系涂料，它还具有良好的涂膜及施工性能，在冬季低温条件下也可施工。此外，由于该涂料体系中溶剂的溶解力低，不会产生侵蚀，因而易于重涂。并可用于喷涂易被溶剂侵蚀的材料。3改性水性聚氨酯涂料的制备方法3.1 主要原材料准备和精制 异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI），工业品;聚醚多元醇（N220，相对分子质量为20

8、00），工业品；蓖麻油（C.O），分析纯；1，4- 丁二醇（BDO