20世纪90年代初,Jacobs,成功开发出能分散于水的多异氰酸醋固化剂,从而使双组分水性聚氨酯涂料进入实用研究阶段。其具有成膜温度低、附着力强、耐磨性好、硬度iu以及耐化学品性、耐候性好等优越性能。同济剂型双组分聚氨酯涂料一样,水性双组分聚氨酯涂料也是由含有活泼异氰酸根的固化剂组分和含有可与异氰酸根反应的活泼氢轻基)的水性聚氨酯组分组成忍,其中水性聚氨酯组分一般为胶态分散体倍日分济于水)。它J、一泛作为工业防护、木器家具和汽车涂料。该类涂料主要由含经基的水性多元醇和低薪度含异氰酸醋基的固化剂组成,其涂膜性能主要由经基树脂的组成和结构所决定’‘)。
1双组分水性聚氨酯存在的问题
一方而单一的聚氨酯涂料在耐水性、光泽、硬度等方而还小够理想,通过改性可以使其获得史加优异的综合性能。聚氨酯的改性有两种方式:一种是通过简单的物理方法将具有勺_补特性的两种或多种树脂混合在一起;另一种是通过化学方法使产品具有两种或多种体系的特性”。另一方而在施工与应用性能方而也小尽人意,如双组分水性聚氨酯涂料干燥速度慢;与水反应,)从生的CO气泡残留在涂膜中;成本l局,价格贵;水性涂料对铁质基材可能引起的“闪蚀”;体系表而张力大引起对基材和颜料润湿性较差等。
2双组分水性聚氨酯的改性
水性改性聚氨酯材料的主要进展是由原来的物理混合改性发展为化学改性’匕。在改性材料的种类上还有聚氨酯改险环氧树脂、改性聚醚以及改性醇酸树脂等。目前,改性方法大致可分为4种:(l)改进单体和合成工艺;卿添加助剂;侣)实施交联;川优化复合。其中以优化复合zui为引人注目。根据改性剂小同,水性聚氨酯乳液的改性主要有:环氧树脂改性、聚硅氧烷改性、丙烯酸改性、纳米材料复合改性等’‘。水性改性聚氨酯材料中zui重要的是水性聚氨酯改性丙烯酸醋树脂,它将聚氨酯树脂的韧性及弹性与丙烯酸醋良好的保色性、光稳定性、硬度及低成本综合在一起”。
2.1丙烯酸改性水性聚氨酯
丙烯酸改性水性聚氨酯J、一泛用于皮革涂饰、涂料、粘合剂、织物涂层、印染等工业领域。谢维斌’忍合成了一种丙烯酸改性水性聚氨酯并用于棉织物涂层,测试涂层棉织物表明,引入丙烯酸甲醋可提l局涂层膜抗水性、增加涂层膜拉伸强度、引入丙烯酸经乙醋有利涂层膜透气性,提l局涂层膜伸长率。c hoiHS’6等用过氧化氢作引发剂制备了丙烯酸聚氨酯接枝共聚物,并探讨了反应温度、反应时间、单体浓度对反应的影响。钟鑫’了等以活性梭基丙烯酸改性无油醇酸聚氨酯涂料具有较好的流平性、丰满度、耐候性,目_生产成本低,是一种综合性能优异的自干型涂料。艾照全’气等研制一种聚氨酯改性丙烯酸醋为主体的含有多种功能基的水基型系列装演装饰胶粘剂,司一用作l局频胶、热合胶和冷粘胶。陈文’,等合成了水性环氧丙烯酸醋树脂和水性聚氨酯丙烯酸醋,然后配制成具有优异性能的水性UV固化木地板涂料,该水性UV固化材料具有无毒性、无污染、无刺激和生产安全等优点,在木地板涂料领域有l、一阔的应用前景。周建军匕。等成功地制备了自交联PL A复合乳液,得到了无凝胶的核一壳结构}' A为核,尸U为壳)胶乳,乳液稳定性较好,其做胶使用测试表明,粘接力、耐水性都较好。
2.2环氧树脂改性水性聚氨酯
环氧树脂的刚性和附着力强,光泽、稳定性、硬度等性能好,但柔韧性和耐磨性小及聚氨酯。因此配用适量的环氧树脂改性,司一以改善聚氨酯的性能匕’。中油集团公司工程技术研究院研制成功Supcr尸U环氧聚氨酯防腐涂料。该涂料是由环氧树脂、聚氨酯树脂、颜填料、助剂及水组成的双组分常温固化涂料。该涂料除具备普通环氧树脂涂料的特性外,还兼聚氨酯涂料的优点,显著提IN了耐酸性能,司一在0℃和潮湿环境卜施工使用。司一用于石油行业原油、污水、注水系统的管、罐 ,容器、设备的内外壁防腐,石化行业的设备内外壁防腐。该涂料固体含量I0nJ ,固化温度低、环境适应性强,目_耐酸、碱、油性能优异兑。姜守霞匕‘等研究了环氧树脂在水性聚氨酯乳液中含量对性能的影响,研究发现加入环氧树脂后,)从品的耐水性有明显的提INS随着环氧树脂含量的增加,硬度也增加,薪度呈上升趋势。吴晓青’等探讨了环氧树脂I:-44对水性聚氨HB进行改性,-经甲基丙烯酸}M PA)含量为5%一7%损量分数),环氧树脂添加量为5%一8%,采用相反转分散方法时,司一得到较稳定的环氧树脂改性水性聚氨酯分散液,目_分散液综合性能较好;用环氧树脂改性的水性聚氨酯制备的涂膜具有硬度IN、耐水性和耐济剂性好等特点。
2.3有机硅改性水性聚氨酯
有机硅因其独特的化学结构而具有一系列优异性能,如极好的憎水防潮性、耐IN低温性、电绝缘性和化学稳定性等,将其用于水性聚氨酯涂料的改性,司一有效提IN胶膜的耐水险、耐济剂性和滑爽性匕,o ,]anus:报道了含聚硅氧烷和聚氨酯的共聚物所制水性涂料具有潮态硫化的功能。C oop得把氰乙基(-CH}CH}CN)基团引入到聚甲基硅氧烷中,得到以一 NH为端基,侧基上有一CH-,CH-,CN的硅氧烷中CI:V幻,将其作为软段,合成了聚硅氧烷一聚氨酯嵌段共聚物6,侯孟华等在无济剂的条件卜,采用扩链的方式制得氨基硅烷偶联齐」改性的水性聚氨酯乳液,以此硅烷偶联剂改性的水性聚氨酯乳液制得的木器涂料,具有优良的耐水性、附着力和力学性能’‘。土武生抓等用含环氧基的环氧硅氧烷进一步交联水基聚氨酯微凝胶,提IN了涂膜的力学性能。以聚醚 (}}}醋)多元醇、有机硅低聚物中}M s>、多异氰酸醋、扩链剂为主要原料,制备各种有机硅共聚改性的聚氨酯乳液稳定性好,耐水性提l局。
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