水性木器涂料及树脂的现状和发展

    聚氨酯树脂分子结构具有硬链段和软链段组成的链段结构决定了其既坚硬又柔韧的独特性能，通过调节软硬链段的种类和组成比可以得到不同性能的水性聚氨酯产品。其微观的两相结构使水性聚氨酯具有优异的低温成膜性、流平性及柔韧性，而且耐磨、硬度高，非常适用于配制各种高档的水性木器面漆，如家具漆和地板漆。采用聚氨酯树脂制备的木器漆具有耐磨性好、丰满度高、低温成膜性好、柔韧性好、手感好及抗热回粘性好等优点，但价格昂贵。可以将水性聚氨酯树脂与成本相对较低的丙烯酸乳液混合使用，这样既降低了成本，又提高了丙烯酸乳液的性能(如耐磨性、低温成膜性、耐冲击性、柔韧性等)。但水性聚氨酯和丙烯酸乳液为两种不同的体系，二者之间存在着相容性的问题，所以在配漆前一定要反复试验考察两者是否相容。为了进一步改善水性聚氨酯的机械性能及耐化学性差的问题，在制备过程中引入含有不饱和键的脂肪酸，制得自交联型水性聚氨酯，可以选用不饱和油(如亚麻油、豆油、蓖麻油等)来制备水性油改性聚氨酯(OMPUD)，即先将植物油与甘油反应合成出甘油酯，然后按照水性聚氨酯的合成工艺将甘油酯合成到水性聚氨酯链段中，这样不仅可以提高涂膜的耐化学性、耐溶剂性、机械性能、干燥速度，还可以降低水性聚氨酯的成本以及VOC的含量，这类自交联水性聚氨酯在成膜过程中需加入金属类催干剂(如钴、锰、钙盐等)来催化自交联。由于水性聚氨酯中引入了亲水基团，会导致其耐水性下降，可采取外加交联剂的办法来提高漆膜的耐水性，常见的交联剂有多氮丙啶、碳化二亚胺、水分散多异氰酸酯以及环氧硅氧烷等。另有报道，用含有硅氧烷基团的有机硅化合物进行封端，制备室温固化的含硅水性聚氨酯分散体，进而可以制备低表面能的水性木器漆，由于漆的表面能很低，因而制得的水性木器漆涂膜具有优异的耐水性、抗划伤性、柔韧性及耐候性等性能。

    1．4水性丙烯酸聚氨酯树脂

    丙烯酸聚氨酯水分散性树脂既具有水性聚氨酯优异的硬度、耐磨性、柔韧性、附着力等性能，又具有丙烯酸树脂优异的耐候性、耐化学品性及对颜料的润湿性等性能，比起丙烯酸树脂和水性聚氨酯的物理共混体系的性能有很大的提高，一般用于制备中高档水性木器面漆。通常水性丙烯酸聚氨酯树脂采用核壳聚合方法来制备，丙烯酸聚氨酯水分散体优异的性能也主要因为乳胶粒子具有核壳结构，它以聚氨酯为壳，丙烯酸单体被聚氨酯包裹在内部进行自由基聚合，从而形成核的部分。另外，还可采用互穿网络的聚合工艺来合成丙烯酸聚氨酯水分散体。第一步先合成种子聚氨酯(网络I，PU)水分散体；第二步将单体、引发剂添加到网络I中进行自由基聚合而获得聚合物，因其带有许多特殊基团可以产生自交联，也可与其它组分发生交联，因而能大大提高聚合物的性能，如耐水性、耐化学性等。此外还可以采用接枝共聚的方法制备水性丙烯酸聚氨酯树脂，先将羟基丙烯酸酯类单体与含异氰酸基的聚氨酯预聚物反应，将不饱和键引入聚氨酯水分散体中，然后加入丙烯酸酯类单体和引发剂进行自由基聚合反应。

    分子内交联对提高水性丙烯酸聚氨酯树脂的性能具有十分重要的作用，交联可以发生在聚氨酯(PU)和聚丙烯酸酯(PA)的内部，也可以发生在两者之间。三羟甲基丙烷、甘油、季戊四醇、异氰酸酯三聚体等可以为Pu提供交联；而乙二醇二丙烯酸酯、三缩丙二醇二丙烯酸酯等多烯类化合物可以为PA提供交联。在PU上引入己二酰肼，在PA上引入二丙酮丙烯酰胺就可以实现PU与PA之间的交联。其它的功能单体，如带有双键和环氧基团的甲基丙烯酸缩水甘油酯和环氧苯乙烯以及带有双键和羟基的(甲基)丙烯酸羟丙酯都可以实现PU与PA之间的交联。

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