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《水性聚氨酯及其改性方法》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、隨著各國(guó)環(huán)保法規(guī)的確立和環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，傳統(tǒng)的溶劑型涂料中的揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）的排放越來(lái)越受到限制。因此，開發(fā)低污染環(huán)保型的水性涂料、粉末涂料、高固含量涂料和光固化涂料已成為開發(fā)的主要方向。水性聚氨酯（PU）涂料具有良好的物理機(jī)械性能和優(yōu)良的耐寒性。但是，由于單一PU乳液存在自增稠性差，固含量低，乳膠膜的耐水性差，光澤性較差，機(jī)械強(qiáng)度不及丙烯酸樹脂，且成本較高等缺陷，其應(yīng)用受到一定的限制。而聚丙烯酸酯（PA）乳液具有較好的耐水性、物理機(jī)械性能和耐候性能，故PU和PA在性能上具有互補(bǔ)性。所以將聚氨酯乳液與聚
2、丙烯酸酯乳液復(fù)合制備水性聚氨酯一聚丙烯酸酯（PUA）復(fù)合乳液，兼有聚氨酯乳液和聚丙烯酸酯乳液的優(yōu)良特性，成本較低，具有較好的應(yīng)用前景。利用有機(jī)硅和有機(jī)氟對(duì)水性聚氨酯進(jìn)行改性，將各自優(yōu)點(diǎn)融合起來(lái)，突出了環(huán)保和高效的特點(diǎn)，獲得了更優(yōu)的特性，因而得到人們的廣泛關(guān)注與快速發(fā)展。有機(jī)硅材料具有耐高低溫、耐老化、耐臭氧、電絕緣耐燃、無(wú)毒、無(wú)腐蝕和生理惰性等優(yōu)異性能，因而是聚氨酯改性產(chǎn)品的理想材料。另外，由于氟原子半徑小，電負(fù)性強(qiáng)、碳氟鍵鍵能高，因此賦予了氟涂料極好的利紫外線和核輻射性、柔韌性，優(yōu)良耐磨性，低表面能，高抗張強(qiáng)度
3、，高電阻率和高耐候性，含氟的聚氨酯樹脂涂料就是一種可常溫固化的具優(yōu)異性能的涂料品種。1.2水性聚氨酯概述聚氨酯是聚氨基甲酸酯的簡(jiǎn)稱。凡是在高分子主鏈上含有許多重復(fù)的-NHCOO-基團(tuán)的高分子化合物通稱為聚氨基甲酸酯（Ployurethnae，簡(jiǎn)稱PU）。通常所說(shuō)的聚氨酯系由二元或多元有機(jī)異氰酸酯與二元或多元醇化合物（聚醚多元醇或聚酯多元醇）相互反應(yīng)而得的，其大分子主鏈?zhǔn)怯刹ＡЩ瘻囟鹊陀谑覝氐娜嵝枣湺魏筒ＡЩ瘻囟雀哂谑覝氐膭傂枣湺吻抖味傻囊罁?jù)聚氨酯材料的本身結(jié)構(gòu)，可以分為體形與線形，一般由于所用原料官能團(tuán)數(shù)目的不
4、同，可以合成體形或線形結(jié)構(gòu)的高分子，如當(dāng)有機(jī)異氰酸酯和多元醇化合物均為二官能團(tuán)時(shí)，即可得到線形結(jié)構(gòu)得高聚物，若其中之一種或兩種，部分或全部具有三個(gè)及三個(gè)以上官能團(tuán)時(shí)則得到體形結(jié)構(gòu)的聚合物，由于聚合物的結(jié)構(gòu)不同，性能也不一樣，利用這些性質(zhì)，聚氨酯類聚合物可以用在橡膠、塑料、纖維、涂料、貓合劑、皮革、染整紡織等方面[1]。因此，它的應(yīng)用領(lǐng)域極為廣闊，從航天技術(shù)到人們的衣食住行，幾乎滲透到社會(huì)的各個(gè)方面。水性聚氨酯是以水代替有機(jī)溶劑為分散介質(zhì)的新型聚氨酯體系，同屬于聚氨酯體系，但對(duì)環(huán)境無(wú)污染、不易著火和中毒、節(jié)省資源和
5、能源的材料[3-5]。和許多聚氨酯材料一樣，聚氨酯和水是不相容的，但通過(guò)特殊處理或改性可以分散在水中。最常用的是把離子基團(tuán)引入到聚氨酯的分子鏈段上來(lái)，因?yàn)殡x子基團(tuán)是天然親水并起著內(nèi)乳化劑的作用。通常依其外觀和粒徑，將水性聚氨酯分為三類：聚氨酯水溶液（solutions，<0.001um，全透明）、聚氨酯分散體（dispersions，粒徑0.001-0.lum，半透明）和聚氨酯乳液（emulsions，粒徑>>0.lum外觀白濁），有人也稱水性（或水系）聚氨酯或水基聚氨酯。目前的實(shí)際應(yīng)用中，以水基聚氨酯分散體最多
6、，尤其在涂料、油墨、皮革、染整、紡織等方面[1-3]。1.3水性聚氨酯的研究進(jìn)展水性聚氨酯的研究開始于上個(gè)世紀(jì)四十年代，西德科學(xué)家Schlack于1943年在乳化劑或保護(hù)膠體存在下，將二異氰酸酯在水中乳化，并在強(qiáng)烈攪拌下加入二胺，首次成功制備了水性聚氨酯[6]。1953年DuPont公司的Wyandorl將由二異氰酸酯和聚酯多元醇制備的聚氨酯預(yù)聚體的甲苯溶液分散于水中，用二胺擴(kuò)鏈，也制備成了水性聚氨酯。1967年P(guān)U乳液首次實(shí)現(xiàn)工業(yè)化并在美國(guó)市場(chǎng)問(wèn)世，1972年Bayer公司率先將PU水乳液用作皮革涂飾劑，水性P
7、U開始成為重要商品[7]。1975年研制成功的自乳化型水性聚氨酯，使性能得到大幅度提高，同時(shí)也拓寬了水性聚氨酯的應(yīng)用領(lǐng)域。與應(yīng)用同步，水性聚氨酯的理論也同步發(fā)展。70年代開始出現(xiàn)有關(guān)水性聚氨酯體系的穩(wěn)定機(jī)理、相轉(zhuǎn)變過(guò)程、結(jié)構(gòu)和性能關(guān)系等方面的理論研究報(bào)告。進(jìn)入90年代以后，由于人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題的日益關(guān)注，水性聚氨酯的發(fā)展進(jìn)入高潮，應(yīng)用和理論研究都得到飛速發(fā)展?，F(xiàn)今已有很多種類的水性聚氨酯產(chǎn)品，成功地應(yīng)用于輕紡、印染、皮革加工、涂料、膠粘劑、木材加工、建筑、造紙等行業(yè)?？傊瑖?guó)外水性聚氨酯由于科研力量雄厚，研究開發(fā)時(shí)
8、間早，基礎(chǔ)研究深入，其主要特點(diǎn)是：品種齊全，配套可選，綜合性能好，性能穩(wěn)定。相對(duì)于國(guó)外的水性聚氨酯研究，國(guó)內(nèi)起步較晚但發(fā)展較快，其生產(chǎn)和應(yīng)用也很有限。我國(guó)國(guó)內(nèi)水性聚氨酯的研究開始于上世紀(jì)七十年代，1976年沈陽(yáng)皮革研究所最早研制出用于皮革涂飾用的水分散性聚氨酯。此后相繼有北京5#乳液、天津皮革所的PU-1型乳液及PU型乳液皮革涂飾材料的生產(chǎn)。進(jìn)入八十年代后，水性聚氨酯的研
