水性聚氨酯涂料

水性聚氨酯涂料简介：水性聚氨酯涂料是以水性聚氨酯树脂为基料，以水为分散介质的一类涂料，具有生产成本低、不燃、无毒、不污染环境、节省有机溶剂等优点。此外，它还保留了传统的溶剂型聚氨酯涂料的一些优良性能，对纸张、木材、纤维板、塑料薄膜、金属、玻璃和皮革等均有良好的粘附性。水性与溶剂型聚氨酯树脂相比，其毒性小、保色性优异。种类：目前水性聚氨酯涂料主要包括单组份水性聚氨酯涂料、双组份水性聚氨酯涂料和改性聚氨酯涂料。Ø单组份水性聚氨酯涂料单组份水性聚氨酯涂料是应用最早的水性聚氨酯涂料，具有很高的断裂延伸率（可达800%）和适当的强度（可达20MPa），并能常温干燥，但耐水性和耐溶剂性很差，硬度、表面光泽度和鲜艳性都较低。它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。因为高分子量化合物不能形成良好而稳定的水分散体，所以传统的单组份水性聚氨酯涂料通常是较低的分子量或低交联度。目前的品种主要包括热固性聚氨酯涂料和含封闭异氰酸酯的水性聚氨酯涂料等几个品种：①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性水性聚氨酯涂料，也叫做外交联水性聚氨酯涂料。②含封闭异氨酸酯的水性聚氨酯涂料。该涂料的成膜原料由多异氰酸酯组分和含羟基组分两部分组成。多异氰酸酯被苯酚或其它含单官能团的活泼氢原子的化合物所封闭，因此两部分可以合装而不反应，成为单组分涂料，并具有良好的贮藏稳定。早期的内交联剂有碳化二亚胺和甲亚胺，在聚氨酯乳液中能稳定存在，涂膜在干燥过程中由于水及中和剂的挥发，使得胶膜的pH值下降，交联反应得以进行。采用氮杂环丙烷类化合物作为内交联剂应用于涂料体系，不仅能与羧基和羟基反应,在酸性环境中还可自聚，在碱性条件下相当稳定。③室温固化水性聚氨酯涂料。热活化交联是由封端型异氰酸酯乳液与聚氨酯乳液混合形成稳定的单组分乳液，干燥后进行热处理能使高反应性的NCO基团再生，与聚氨酯分子所含的活性氢基团(如羟基、胺基、脲基、聚酯基)反应形成交联的涂膜。Ø双组分水性聚氨酯涂料在水性双组分聚氨醋涂料中，水是过量的，其反应以异氰酸根与经基的么应为主。原因在于异氛醋根与经基、水等的反应速度小于水的蒸发速度。在水性双组分聚氨醋涂料成膜以后，水的蒸发速度很快。另一类水性双组分聚氨酯涂料组成物可用水分散多异氰酸酯和羟基官能聚氨酯分散体制成在水性双组分聚氨漆中，交联固化剂的品种和用量对最终漆膜性能的影响很大。交联机理不同于双组分溶剂型聚氨酯涂料，而是靠聚氨酯分散体上的活性氢与各种交联固化剂进行交联固化，如何使反应更大程度地完成，两组分反应更充分、更完全，从而确定交联固化剂的用量，对最终性能起着决定性作用。在水性双组分聚醋涂料中，其涂膜是因反应性双组分聚氨醋组成物中过量的水形成的。Ø水性改性聚氨酯涂料水性改性聚氨酯涂料中最重要的是水性聚氨酯改性丙烯酸酯树脂，将聚氨醋树脂的韧性及弹性，与丙烯酸醋良好的保色性、光稳定性、硬度及低成本综合起来水性改性聚氨酯材料的主要进展是由原的物理混合改性发展为化学改性(称之为“原位聚合法”)，即丙烯酸酯先作为合成聚氨酯的溶剂，待分散到水中后再作为反应单体聚合。这样能够更好地提高改性材料的性能。目前，将聚氨酯、聚丙烯酸进行共聚改性也是较为常用的改性方法。此外，在改性材料的种类上还有用聚氨酯改性环氧树脂、改性聚醚以及改性醇酸树脂等。环氧树脂是一类具有良好粘接性、腐蚀、绝缘及高强度的热固性高分子合成材料。应用：高性能与低VOC含量相结合的水性聚氨酯涂料具有广阔的应用前景。涂膜干燥时间短、外观好、耐溶剂性好的水性聚氨酯涂料在木器涂料领域占有大量的市场份额；涂膜外观美好、具有良好的耐低温性和耐化学品性的水性聚氨酯皮革涂料，取代传统溶剂型丙烯酸皮革涂饰剂、硝基纤维素皮革涂饰剂，成为皮革涂料的主要品种。此外水性聚氨酯涂料逐渐被广泛用作建筑涂料、汽车涂料、塑料涂料、工业涂料和腐蚀保护涂料，满足不同的性能要求。①木器涂料木器涂料是涂料工业的重要组成部分，是指用于实木板、木纹面板、胶木板、纤维板等原材料制备的器材上的涂料，主要适用于家具、地板、文体用品、乐器及建筑装修材料等。目前，高性能和低VOCs含量相结合的水性聚氨酯涂，由于聚氨酯分子具有裁剪性，结合新的合成和交联技术，可以有效控制涂料的组成和结构，从而使其具有良好的低温成膜性、耐高温回黏性、高强度、耐磨性、环保性等,因此成为发展最快的涂料品种之一。②皮革涂饰剂涂饰可增加皮革美观和耐用性能，提高皮革档次，是皮革制造过程中的重要环节。水性聚氨酯涂饰剂以水为溶剂，消除了溶剂型聚氨酯生产、贮运和使用过程中易燃易爆等危险，满足安全环保的要求，具有成膜性能好，涂层光滑耐热耐，易于清洁保养，受到高度重视和广泛研究。③汽车涂料我国汽车工业正处在成长时期，汽车涂料的需求量大。从现代环保要求角度考虑，水性化是汽车涂料的发展趋势。欧美国家已完成汽车漆水性化的50%以上，日本已完成研究工作并有少量应用。现在许多汽车制造商都指定要求在汽车内部配件上使用水性聚氨酯涂料以满足环保法规的要求。④纸张涂料涂布纸涂料常用的是苯丙乳液和羧基丁苯乳液，但是表面强度不够，而涂布水性聚氨酯体系能够得到柔韧性和强度等性能都很出色的效果，在许多种油墨上面的附着力也很好，且无毒无味，符合日益严格的环保法规要求,近年发展十分迅猛。⑤其他涂料除上述类型的涂料，水性聚氨酯也应用在一些特殊功能涂料方面，如防腐涂料、抗菌涂料及特种涂料等。如氟改性的聚氨酯涂料，具有极好的耐紫外线和和辐射性，已在美国海军中广泛使用。