水性聚氨酯改性技术的研究进展

    王学川，卢先博，强涛涛

    (陕西科技大学资源与环境学院，陕西西安710021；2．陕西科技大学化学与化工学院，陕西西安710021)

    摘要：详细叙述了水性聚氨酯的各种改性技术，如交联改性，聚丙烯酸酯，环氧树脂改性，有机硅改性，纳米技术改性，天然产物改性等，并对水性聚氨酯的发展前景进行了展望。

    关键词：水性聚氨酯；改性技术；展望

    1引言

    水性聚氨酯(Pu)涂料将聚氨酯涂膜的硬度高、附着力强、耐腐蚀、耐溶剂好等优点与水性涂料的低。然而，一般的聚氨酯乳液的自增稠性差、固含量低、乳胶膜的耐水性差、光泽性较低，涂膜的综合性能较差，为了更好的提高水性聚氨酯涂料的综合性能，扩大应用范围，需对水性聚氨酯乳液进行适当的改性。近几年来，国内外许多学者对其进行了大量的改进研究，除了从聚氨酯的原材料、合成工艺、分子设计方面改进外，就是对水性聚氨酯进行各种改性，以求得到具有多功能性，高稳定性的产品。目前用在水性聚氨酯改性技术主要有：交联改性，聚丙烯酸酯改性，环氧树脂改性，有机硅改性，纳米技术改性，天然产物改性等。

    2水性聚氨酯的改性

    2．1水性聚氨酯树脂的交联改性

    为提高水性聚氨酯涂膜的耐水性和机械性能，可合成具有适度交联度的水性聚氨酯乳液。首先通过选用多官能度的合成原材料，如多元醇、多元胺扩链剂和多异氰酸酯交联剂等合成具有交联结构的水性聚氨酯分散体。然后添加内交联剂或外交联剂实现交联固化，即内交联和外交联。

    2．1．1内交联法

    该法合成水性聚氨酯是在聚氨酯大分子中引入含有3个或3个以上官能团的单体，生成具有部分交联或者支化分子结构的聚氨酯胶束；另一种是在水性聚氨酯乳液中加入可以与乳液稳定共存的内交联剂，而这些内交联剂只有在使用时由乳液体系的HLB值、温度、外部能量如紫外光辐射等因素的变化才与聚氨酯树脂中的官能团发生交联反应，生成具有网状结构的热固性聚氨酯树脂。在大分子中引入含有3个或3个以上官能团的单体生成部分交联或支化结构的聚氨酯树脂的合成一般是采用预聚体分散法，即将交联单体如三聚体或三羟甲基丙烷等与低相对分子质量的聚氨酯预聚体充分混合，在水中分散后再加入扩链剂如乙二胺进行扩链反应。这种方法合成的具有部分交联结构的水性聚氨酯相比于丙酮法制备的水性聚氨酯，具有不消耗溶剂(丙酮)且能同时获得高固含量等优点。

    除预聚体分散法以外，还可采取丙酮法制备这类内交联型水性聚氨酯，即在预聚体分散前就用部分三官能度的单体如三羟甲基丙烷代替双官能团的单体进行扩链反应，用少量丙酮为溶剂解决由于预聚体扩链后相对分子质量增加而引起的黏度变大的问题，在分散形成乳液后再将丙酮等低沸点溶剂减压脱去，采用这种方法制备的水性聚氨酯具有相对分子质量分布窄、结构及粒径大小可变范围易控制、反应稳定性好等优点，但最大的缺点是制备的乳液的涂膜耐溶剂特别是耐丙酮性能差且工艺复杂，不利于工业化生产。

    2．1．2外交联法

    添加外交联剂的水性聚氨酯亦称为水性双组分聚氨酯，水性聚氨酯为一组分，交联剂为另一组分。

【我要评论】

【大 中 小】 【打印】