水性聚氨酯的新型环保应用突破传统常规应用的束缚

    随着人们环保意识的加强和各国环保法律法规对挥发性有机化合物(VOC)排放量的限制,水性聚氨酯的研究与开发日益受到重视。水性聚氨酯涂料,不仅具有无毒无臭味、无污染、不易燃烧、成本低、不易损伤被涂饰表面、施工方便、易于清理等优点,因而在木器涂料、汽车涂料、建筑涂料、塑料涂料、纸张涂层以及织物和皮革涂饰等许多领域得到了广泛的应用。再根据这几年对水性聚氨酯的改性和添加助剂。得到了充分的发展空间及应用，可分为防水涂料，防腐蚀涂料，阴燃涂料，防霉杀菌涂料等。下面我们来谈谈现代环保型水性聚氨酯和传统常规水性聚氨酯的应用范围。

传统常规水性聚氨酯的应用范围：

• 水性聚氨酯木器涂料

    木器漆一般要求美观并有良好的耐磨性、耐沾污性，并要在硬度、耐热、耐磨、耐水等方面达到比较高的水平，水性聚氨酯具有广阔的发展前景。采用水性聚氨酯分散体和丙烯酸乳液复配制备水性木器涂料，性能测试结果表明，研制的水性聚氨酯丙烯酸复合木器涂料具有干燥速度快，硬度高和耐水性好等优点。在丙烯酸聚氨酯水性树脂乳液的研制过程中，引入环氧基团和相应活性成分进行改进，用此水性树脂乳液制成的水性木器漆，在成膜过程中随着乳胶粒子相互挤压，核中聚合物的活性基团与核外的活性成分接触，发生化学交联反应，形成一定的网络结构，因此其硬度、耐水、耐热等主要性能指标有很大的提高，达到家具漆和地板漆的使用要求。

• 水性聚氨酯汽车涂料

    汽车涂料品种繁多，随着汽车工业的飞速发展，对汽车涂装的要求越来越高，从环保的角度考虑，水性化是汽车涂料的发展趋势，汽车表面的底漆、中涂漆、色漆、罩光漆以及修补漆均可采用水性聚氨酯。目前使用的水性聚氨酯汽车涂料主要是双组分型的。2005年，第一辆使用巴斯夫水性涂料的别克凯悦汽车在位于上海的通用汽车生产线下线，标志着中国汽车发展史上首次成功采用水性涂料技术，将水性涂料技术首次成功地引入中国汽车。用聚丙烯酸酯多元醇分散体作为一组分，亲水性多异氰酸酯作为另一组分，得到水性双组分汽车修补涂料，该乳液在60℃干燥30min成膜，并在室温下干燥几天后形成交联结构，得到的涂膜具有很好的耐溶剂、耐化学品、耐候及机械性能。 

• 水性聚氨酯建筑涂料

    建筑涂料要求耐光性、耐候性等一些性能，利用聚氨酯分散体涂料通过组分调整可使其综合性能完全满足要求。聚氨酯分散体涂料因为有着优良的耐水、耐久和耐候性，对建筑物的外部装饰有着突出的优点，作为高档次的建筑涂料在经济发达的美国、欧洲各国大量使用。高性能水性聚氨酯外墙涂料采用接枝聚合法获得的聚氨酯—丙烯酸具有优越的力学和综合性能，其强度高、薄膜韧性强并具有耐磨、耐刻划、防水、防油、耐腐蚀和优异的高低温性、不易沾污、容易清洗和高装饰性等优点。

• 水性聚氨酯织物涂料

    水性聚氨酯用做织物涂层具有成膜性能好，遮盖力强，粘结牢固，涂层光亮、平滑、耐水、耐曲折、易于清洁保养、产品革手感丰满、舒适，环境效益好等特点，深受国内外纺织服装业高度重视。将干性植物油与二乙醇胺发生胺解反应得到的中间体合成水性聚氨酯树脂，该树脂用作主成膜物与水复合溶剂及优质的颜料（染料）、填料和助剂复配，得到可用于丝网印染的常温交联型水性聚氨酯涂料，用此法合成的常温交联水性聚氨酯树脂可满足水性丝网印染涂料的制造工艺要求，适合织物丝网印染作业，质量佳，该水性涂料色彩鲜艳、手感良好，无毒安全，是一种优良的环境友好型丝网印染涂料。

• 水性聚氨酯塑料涂料

    目前，市场上用于颜料制品的水性涂料品种和水性木器涂料类似，主要使用水溶性涂料和乳胶涂料，按树脂分类主要有水性丙烯酸，水性单组分聚氨酯，水性双组分聚氨酯等。此外还包括水性光固化类型，这些品种主要应用于ABS、PS、PC/ABS、PVC等极性塑料表面。

新型环保水性聚氨酯的应用范围：

• 防水水性聚氨酯涂料

    水性聚氨酯防水涂料是继煤焦油型、沥青型和彩色型防水涂料之后出现的一种新型防水涂料,由于其具有优异的弹性、耐久性、附着力、耐磨损性、耐药品性、防水层轻、无接缝及容易修补等特点,而被广泛用作外防水层。水性聚氨酯防水涂料以水作为分散介质,是一种绿色环保的防水涂料,虽然其在性能方面与溶剂型聚氨酯防水涂料存在较大差距,但是水性聚氨酯涂料的无毒、无臭味、无污染空气和水源、不易燃、操作方便、易于清理等优点引起了广大研究者的青睐。而且与其他种类的水性涂料相比,水性聚氨酯涂料成膜后机械性能好,对水泥地面、混凝土、陶瓷、钢铁、石棉等都有较好的粘接性,成膜性好。 

• 防腐蚀水性聚氨酯涂料

    涂料的防腐蚀作用主要有覆盖作用、钝化缓蚀作用和电化学作用,涂覆在金属表面的涂层能够避免金属与腐蚀介质直接接触,从而达到防腐蚀的效果。防腐蚀水性聚氨酯多为单组分聚氨酯,它可低温固化,并且具有突出的耐酸碱性、耐油、耐盐水、耐磨、抗冲击、抗应变等性能,是一类具有优异的综合性能和良好发展前景的防腐树脂涂料基料。但是水性聚氨酯由于以水为分散剂,其涂膜的耐水、耐化学性和耐溶剂性较差,若要达到防腐蚀的性能,需要加以改性,常用的改性材料为环氧树脂和丙烯酸树脂。环氧树脂除了含有环氧基团外,还含有羟基基团,能直接参与水性聚氨酯的合成反应;丙烯酸酯含有羟基基团,以共聚或共混的方式对水性聚氨酯进行改性。环氧改性水性聚氨酯涂料具有许多优异的性能,涂膜不仅附着力强,而且具有极好的耐油、耐酸、耐碱、耐盐水、耐水、耐溶剂性;丙烯酸改性水性聚氨酯涂料是一类兼具水性丙酸涂料和水性聚氨酯涂料优点的新型涂料,具有优异的耐候性,自增稠性好、固含量高。防腐蚀涂料过去一直将水性涂料排除在外,但随着水性涂料技术的发展,世界上已有许多成功的金属防腐水性涂料体系,如水性聚氨酯涂料、水性环氧涂料、水性丙烯酸涂料等。

• 阻燃水性聚氨酯涂料

    阻燃涂料是通过将阻燃剂加入到涂料中制得的,按照燃烧特性,可将阻燃涂料分为膨胀型阻燃涂料和非膨胀型阻燃涂料。非膨胀型阻燃涂料涂层自身难燃或不燃,在火焰或高温下释放出灭火性气体,以便冲淡、覆盖和捕获因受热而分解的易燃气体和空气中的氧气,从而隔绝空气,达到防止或延滞基材着火燃烧,但是隔热阻燃效果不明显。膨胀型阻燃涂料在火焰或高温下,阻燃剂催化可燃物发生膨胀、炭化以及脱水作用,形成均匀致密的海绵状或泡沫状炭质层,炭质层的绝热性能好,能够阻碍热的传导和隔绝空气,阻挡外界火源对基材的直接加热作用,并因涂层组分在发生物理化学变化时吸收大量热量以及释放出水、氨等不燃性气体降低了氧气浓度,是真正有效的阻燃涂料。

• 防霉杀菌性水性聚氨酯涂料

    水性聚氨酯涂料含有高分子树脂、颜填料、助剂和水等多种物质,为微生物的生存提供了充足的营养物质条件,因此极易受到微生物的污染。受污染的水性聚氨酯涂料会发生霉变、变质,进而散发不愉快气味,产生色变,不仅丧失了对基材的保护作用,还对人体健康造成危害。有效的解决方法是在水性涂料中添加适量的防霉杀菌剂,来抑制微生物的生长与繁殖,保护涂料与涂层不受破坏。

结论

　　随着环境保护、人体健康和对涂料质量要求的不断提高，高档水性聚氨酯涂料的发展势在必行。随着研究人员的努力，水性聚氨酯产品的技术和性能等已趋向成熟。然而，水性聚氨酯涂料也存在一定的不足，如耐水性、双组分水性聚氨酯涂料干燥速度慢、体系表面张力大、成本高、价格贵等问题。今后应从以下几个方面做些工作：

1. 充分利用聚氨酯分子的可设计性，对聚氨酯进行改性，在聚氨酯链上接入特殊功能性基团，制备具有更多功能性的涂料，使产品向高科技含量、高质量、多功能性发展。
2. 鉴于双组分水性聚氨酯涂料性能优异，应加强双组分聚氨酯涂料的研究。
3. 提高水性聚氨酯涂料的固含量。发展中的水性聚氨酯涂料以其自身优良的性能，正逐渐取代传统的溶剂型涂料，在木器、金属防护、建筑、装饰等领域得到了广泛的应用，呈现出美好的前景。
4. 随着新型环保型涂料的推广，防水、防火、防腐、防霉杀菌等水性聚氨酯涂料研究突破。再加上市场的需求，产品的应用效果，国家的环保理念政策。促使了传统常规聚氨酯到新型环保水性聚氨酯的转型。所以新型环保聚氨酯的前景非常可观。

    三升化工资讯         作者：小张            日期：2012年8月8号