水性聚氨酯的合成详解

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水性聚氨酯的合成简介

5 水性聚氨酯的制备方法
5.Байду номын сангаас 丙酮法
先用多元醇与二异氰酸酯反应制成端基是NCO的高粘度预聚体，加入助溶剂如丙酮使其粘度降低，然后用亲水性单体扩链，在高速搅拌下加入水进行乳化。
5 水性聚氨酯的制备方法
5.2 预聚体分散法：合成以-NCO为端基的预聚体，当相对分子量不太大而且粘度较小时，不加或只加入少量溶剂，先用亲水单体部分扩链，在高速搅拌下将其分散于水中，再用反应性高的二胺类物质进行扩链。
4 水性聚氨酯的分类
4.2.3 非离子型WPU 非离子型水性聚氨酯，即分子中不含离子基团的水性聚氨酯。其制备方法有：a.普通聚氨酯预聚体或聚氨酯有机溶液在乳化剂存在下进行高剪切力强制乳化；b.制成分子中含有非离子型亲水性链段或亲水性基团，亲水性链段一般是中低分子量聚氧化乙烯亲，水性基团一般是羟甲基。 4.2.4 混合型WPU 聚氨酯分子中同时含有离子型或非离子型基团等。
5 水性聚氨酯的制备方法
5 水性聚氨酯的制备方法
水性聚氨酯的制备方法有外乳化和自乳化两种。外乳化法是采用外加乳化剂，在高剪切力存在下将聚氨酯预聚体分散于水中的强制乳化方法。该法得到的乳液粒径较大（0.7～3μm），储存稳定性差。且产品中有乳化剂残留，影响质量。自乳化法即在聚合物链上引入适量的亲水基团，在一定条件下自发分散形成乳液。可分为以下几种：
5 水性聚氨酯的制备方法
以上的自乳化法中以丙酮法和预聚体分散法较为成熟。
谢谢！
下一讲水性聚氨酯的改性
3.2 低聚物多元醇水性聚氨酯合成用低聚物多元醇主要包括聚醚型、聚酯型两大类，它构成聚氨酯的软段。 3.3 扩链剂为了调节分子量及软、硬段比例，在水性聚氨酯合成中常使用扩链剂。扩链剂主要是多官能度醇类或胺类化合物

水性聚氨酯

水性聚氨酯 Waterborne polyurethane
08/22
1. 水性聚氨酯的基本原料与合成
1. 2 水性聚氨酯的合成
(2) 扩链反应
小分子二元醇扩链
小分子二元胺扩链水性聚氨酯 Waterborne polyurethane
09/22
1. 水性聚氨酯的基本原料与合成
1. 2 水性聚氨酯的合成
05/22
1. 水性聚氨酯的基本原料与合成
1. 1 水性聚氨酯的基本原料 1.1.3 亲水扩链剂
(1) 阴离子型 (2) 阳离子型 (2) 非离子型
水性聚氨酯 Waterborne polyurethane
06/22
1. 水性聚氨酯的基本原料与合成
1. 2 水性聚氨酯的合成
外乳化法（外加乳化剂）
水
水溶性原料法
性
化方
熔融分散法
法
固体自分散法
自乳化法
相转变法
—NCO封端法
水中扩链
水性聚氨酯 Waterborne polyurethane
07/22
1. 水性聚氨酯的基本原料与合成
1. 2 水性聚氨酯的合成39; OH
O
O
OCN R NH C O R' O C NH R NCO
方式、反应时间）。 3.2 不同点：复鞣剂：
（1）分子量适宜皮内渗透，一般不加交联剂，呈线形；（2）对成膜无要求。涂饰剂：
（1）分子量较大，要加交联剂，呈体型；（2）成膜性能有很高的要求（粘着性好、抗张强度高、反弹性好、耐溶剂、
耐干湿擦、耐水性好、耐磨性好等）。
水性聚氨酯 Waterborne polyurethane
2.3.1 硬段对性能的影响（1）异氰酸酯（2）扩链剂或交联剂（3）亲水扩链剂

水性聚氨酯工业合成工艺流程

水性聚氨酯工业合成工艺流程
一、原料准备
1. 按照反应计划计算所需的多元醇、多元异氰酸酯类原料规格和数量。

2. 检测多元醇和多元异氰酸酯类原料的物理化学指标,检查是否达到合成要求。

3. 加载检测合格的多元醇和多元异氰酸酯类原料到料槽内。

二、原料混合、反应
1. 将多元醇和催化剂导入搅拌反应器内,开始混合。

2. 在过程中,逐步加入准备好的多元异氰酸酯类原料,形成原料混合液。

3. 控制温度在约35°左右,进行室温下的反应4~6小时。

4. 反应结束后,进行取样检测聚合度是否达到目标值。

三、处理分馏
1. 反应液进入离心机进行分离,去除残留的多余的多元异氰酸酯类原料。

2. 离心后液体进入真空打浆机进行脱气,除去生成的副产物2。

3. 脱气液体进入蒸馏塔进行进一步分馏,去除残余的有害物质。

4. 分离出的水性聚氨酯产品进行物理化学检测,确保指标合格。

五、产品装瓶打包
1. 通过色差机和粘度检测试验的聚氨酯产品进入塑料包装机内装瓶。

2. 装瓶好的产品进行打印 ,成为成品通过检验后出厂发货。

以上就是水性聚氨酯的基本工艺流程。

水性聚氨酯涂料的合成

水性聚氨酯涂料的合成原理
水性聚氨酯涂料是一种能够在水中实现聚合反应而成的有机涂料，其核心原理为：使用形式为2-氨基乙烷(AA)、硬脂酸(HA)和聚氨酯(PU)的单体，利用活性水作为介质，以及由硬化剂产生的离子力与单体之间形成的弱离子交互作用，使各单体之间发生聚合反应。

聚合反应的具体过程如下：
1、聚氨酯的单体，如2-氨基乙烷、硬脂酸和聚氨酯，各自产生不同的离子，将其在活性水中混合，使其形成弱离子交互作用，使单体之间发生聚合反应。

2、在此过程中，水会吸收周围的气体，形成空气团，使得涂料表面获得不同程度的光泽和细节，实现不同的装饰效果。

3、硬化剂的反应速度较快，在聚合反应的过程中，不断释放出大量热量，使涂料在迅速凝固，形成牢固的保护膜，有效防止被污染。

4、最后，涂料中的水会被完全蒸发掉，形成牢固的保护膜，有效避免污染物侵入，实现长久耐用的装饰效果。

水性聚氨酯的合成及改性研究

水性聚氨酯的合成及改性研究一、水性聚氨酯的合成1.单组分法单组分法是指将所有原料一起混合反应，形成水性聚氨酯。

通常，该方法采用预聚氨酯作为单组分，并经过链延长反应形成最终的聚合物。

预聚氨酯的合成通常采用聚醚或聚酯二元醇与异氰酸酯反应得到，其中加入一定量的带有亲水基团的链延长剂，如双异氰酸酯、聚醚二醇乙二醇醚等，以增加水分散能力。

2.双组分法双组分法是指将异氰酸酯等预聚物和含有亲水基团的聚合物分散在水中形成乳液，再通过链延长反应形成水性聚氨酯。

该方法的优点是合成过程简单，适用于大规模生产。

然而，由于异氰酸酯对湿气敏感，合成过程需要在惰性气氛下进行。

二、水性聚氨酯的改性研究为了提高水性聚氨酯的性能以满足不同的应用需求，需要进行各种改性研究。

以下是近年来的一些研究进展：1.共聚改性共聚改性是指将其他合适的高分子材料引入水性聚氨酯以改变其性能。

例如，通过与聚醚二醇共聚合，可以增加水性聚氨酯的柔韧性和弹性。

此外，与丙烯酸树脂、聚合物胶乳等共聚合也可以改变聚氨酯的性能。

2.添加剂改性添加剂改性是指在水性聚氨酯中添加一定量的功能性添加剂，以改善其性能。

例如，加入填料可以增加聚氨酯的强度和硬度；加入交联剂可以提高聚氨酯的耐热性和耐化学品性能。

3.表面改性表面改性是指在水性聚氨酯的颗粒表面涂覆一层功能性物质，以改变其表面特性。

例如，通过在颗粒表面引入疏水基团，可以提高水性聚氨酯的耐水性和耐候性。

4.环境友好改性近年来，环境友好改性成为研究的热点。

例如，采用水性异氰酸酯、可生物降解聚合物作为原料，以降低对环境的污染。

此外，采用可再生资源合成水性聚氨酯也是一种重要的发展方向。

总之，水性聚氨酯的合成方法多样，可以通过单组分法或双组分法合成。

为了满足不同的应用需求，需要对水性聚氨酯进行各种改性研究。

共聚改性、添加剂改性、表面改性和环境友好改性都是重要的改性方向。

展望未来，水性聚氨酯的改性研究将更加注重环境友好性，以及与其他功能材料的复合应用。

水性聚氨酯的制法

水性聚氨酯的制法资料来源：1、溶液法（亦称丙酮法）把端异氰酸基预聚体溶于低沸点能与水互溶的溶剂中（丙酮最常用，因此此方法亦称丙酮法），与亲水性官能基的化合物反应，生成聚氨酯离聚物，加水搅拌实现相转移，蒸馏法回收丙酮，得水性聚氨酯乳液。

此法是目前最常用、最重要的方法，步骤复便且重现性好。

几乎所有的线型聚氨酯都可以用此法植入离子体，再分散于水相中成为水分散液。

其分散液粒径为0.03~0.5μm，粒度可变范围较广，可为不透明或半透明或乳白色热塑性聚氨酯乳液。

2、预聚体分散法此过程不需要大量溶剂，避免了回收溶剂的麻烦，同时也符合低VOC和无VOC未来环保要求的趋势。

此工艺过程的第一步也是先合成端-NCO基预聚体，再植入离子基，使成为离子性齐聚物，加水并强烈搅拌，此间，聚氨酯预聚体形成水分散液和端-NCO基与水进行的扩链反应同时发生。

加入二元胺作扩链剂可以减少-NCO与水反应的几率，最终生成聚氨酯-脲水分散液。

此法较丙酮法简单，无须溶剂回收工序，节能，但产品性能稍差于丙酮法。

通常是把预聚体在强烈搅拌下加入水中分散，如果-NCO活性较低或者使用高剪切力混合分散装置也可以反加料分散，即把水加入预聚体中。

此法制得乳液粒径为0.1~0.5μm，且可制得具有不同交联度的聚氨酯乳液。

3、熔融分散法将聚酯或聚醚二醇、叔胺和异氰酸酯在熔融状态下制备预聚体，用过量尿素终止使生成亲水性的双缩二脲离聚物，再将其在甲醛水溶液中分散，使发生羟甲基化反应，生成羟甲基双缩二脲聚氨酯齐聚物，用水稀释即可得聚氨酯双脲乳液。

实际上是在低pH值情况下，分散相之间的缩聚反应从而达到扩链和交联的目的。

此法反应较易控制，不需溶剂，同时也不要求高效混合装置，可制成粒径为0.03~10μm之间的分散胶粒，分散液稳定，适宜大规模工业化生产，能制备委员长中交联度的聚氨酯乳液。

此外，水性聚氨酯的制备方法还有酮亚胺法（Ketimine）、酮吖嗪法（Ketazine）。

一张图看懂水性聚氨酯的合成制备工艺

一张图看懂水性聚氨酯的合成制备工艺
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大纲如下：
1、原料：
（1）多异氰酸酯
（2）含氢化合物
（3）助剂
2、设备
3、水性化方法：
（1）外乳化
（2）自乳化（也称内乳化）
4、制备水性PU分散体的方法
（1）溶剂法（最常用的是丙酮法，但国外基本不用此法）（2）预聚体法
（3）保护端基乳化法
5、水性聚氨酯的合成
（1）阴离子水乳型聚氨酯的合成（羧酸型、磺酸型）（2）阳离子水乳型聚氨酯的合成
（3）非离子水乳型聚氨酯的合成（自乳化、外乳化）（4）双组份水性聚氨酯的合成
6、改性水性聚氨酯
（1）环氧改性
（2）丙烯酸改性
（3）有机硅改性
（4）其他改性：有机氟、聚烯烃改性、纳米材料改性、多元改性正文：
评述：
虽然国内大多数仍然是内乳化法制备水性聚氨酯，外乳化有着自身的缺陷，但据了解，该方法也有其自身的优势，如固含量可以做的较高、可以实现连续化操作、价格便宜等优势，故而国内有少数厂家已在逐步实施并应用。

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水性与无溶剂材料：nonVOC。

水性聚氨酯的制备

水性聚氨酯的制备1、原料聚醚二元醇（PPG，分子量为2000和1000），2,4-甲苯二异氰酸酯（TDI），二羟甲基丙酸，丙酮（工业品），2-甲基-2-氨基-7-丙醇。

2、合成制备水性聚氨酯的主要方法有：丙酮法、预聚体直接分散法、熔融分散法、酮距胺法和酮丫嗪法等按照水性化方法不同，水性聚氨酯的制备又可以分为内乳化法和外乳化法。

内乳化法，又称自乳化法，是因聚氨酯链段中含有亲水性成分，无需乳化剂即可得到稳定的乳液的方法。

外乳化法，又称强制乳化法，若分了链中仅含少量或者不含亲水性链段或基团必须添加乳化剂，凭借外力进行乳化。

1）丙酮法亲水的异氰酸酯预聚物和扩链剂的扩链反应在溶剂丙酮中进行，故称之为丙酮法。

由于聚合物的合成反应在均相的溶液中进行，故再现性很好。

水性聚氨酯树脂合成好以后，再加水乳化，最后减压抽出丙酮溶剂就可得到粒径较小的聚氨酯分敞体。

这种方法是经典的方法，浚方法的优点是试验重现性好，得到的聚氨酯水分散体粒径小，稳定性好；但该方法也有缺点，那就是试验过程中丙酮的大量使用，而且还得将丙酮减压抽出，制备工艺复杂，生产成本较大。

2）预聚体直接分散法该方法是合成聚氨酯分散体的一个普通方法。

先制得亲水性的预聚体，当然预聚体含有游离的异氰酸酯基团，然后将预聚体和水混合，扩链反应是预聚体和扩链剂在水中进行。

本人在这种方法基础上对此方法进行了改进，得到了一种方法把它罩尔之为边扩链边分散法，运用这种方法成功合成了长期稳定的水性聚氨酯分散体，而且在合成过程中不使用溶剂，简化了制备工艺，节约了合成成本。

3）熔融分散法将聚酯或聚醚二醇、叔胺和异氰酸酯在熔融状态下制备预聚体，用过量尿素终止生成亲水性的双缩二脲离聚物，在将其在甲醛水溶液中分散，使发生羟甲基阳离子型水性聚氨酯发生反应。

4）外乳化法外乳化法是最早使用的制备水性聚氯酯的方法，它是1953年美国Du Pont公司的、V Yandott发明。

选取制成适当分子量的聚氨酯预聚体或其溶液，然后加入乳化剂，在强烈搅拌下强制性地将其分散于水中，制成聚氨酯乳液或分散体。

水性聚氨酯合成方法

水性聚氨酯合成方法
水性聚氨酯的合成方法有以下几种：
1. 预聚体法：将聚醚二元醇、聚酯二元醇或聚碳酸酯二元醇、异佛尔酮二异氰酸酯、MDI和二元胺加入反应釜中进行反应合成。

2. 两步法：在室温下，异佛尔酮二异氰酸酯与二元醇先反应生成丁二醇二异氰酸酯（BDI），然后在水中加入BDI，再加入二元胺，进行反应，生成聚合物。

3. 水解法：将异氰酸酯和二元醇溶于有机溶剂中，在水中加入碱性水解剂，水解产生出无机盐和聚氨酯，然后再加入二元胺调整pH值，使聚合物变为水溶性。

4. 无溶剂法：在二元醇、二异氰酸酯和催化剂的催化下，进行聚合反应，生成水性聚氨酯。

以上是水性聚氨酯的几种常见的合成方法。

不同方法的步骤和条件有所不同，需要根据具体情况选择合适的方法。

水性聚氨酯的合成资料

实验仪器
仪器名称型号
JB50-D型磁力电动搅拌机
HHS.I指针式电热恒温水浴锅
英文名称
Fourier Transform-IR Spectroscopy
Electric Heat Constant Temperature Water Bath
Boiler
缩写 800型
生产厂家上海手术器械厂
37—100℃ 上海华连医疗器械有限公司
实验材料与药品
试剂名称聚乙二醇 N-甲基二乙醇胺 2，2-二羟甲基丙酸
级别工业级
AR AR
浓盐酸氢氧化钠
丙酮液态MDI （suprasec2023）液态MDI（suprasec7112）
AR AR AR 聚合级聚合级
生产厂家国药集团化学试剂有限公司上海亨斯迈聚氨酯有限公司上海亨斯迈聚氨酯有限公司
（2）中和乳化及分散
将NAOH按与-COOH摩尔比为1:1的计量，加入去离子水中配成 NAOH水溶液，然后将聚合产物滴加到NAOH水溶液中，室温下，高速剪切搅拌，带预聚物全部乳化后，保持30分钟。
阴离子水性聚氨酯的改性
实验原理
阴离子水性聚氨酯与阳离子氨基硅油在水溶液中、形成类似于盐类的混合体系，具有水溶性好的稳定乳液特点。阳离子氨基硅油与阴离子水性聚氨酯符合乳液，当共混液涂抹于羊毛织物表面时，由于大部分羊毛织物带有正电荷，故带有正电荷的阴离子水性聚氨酯由于电荷的异性相吸，自动覆盖于织物表面第一层，增加其耐磨性（这是由于整理后的织物表面粗糙度减小及水性聚氨酯膜本身的耐磨性能所引起），同时不可避免的的降低了织物的柔软度与手感，此时阳离子氨基硅油由于电荷的同性相斥，覆盖于织物外层，增加了织物的柔软度与手感。

水性聚氨酯的合成

水性聚氨酯树脂和其他树脂一样, 其最终制品的性能是由内部结构决定的。

阳离子型水性聚氨酯是将叔胺官能团引入到聚氨酯的大分子中而制得的。

通常用含叔胺基的二醇作扩链剂, 用烷基化剂或合适的酸进行季铵化而得到离子基团。

和普通的聚氨酯一样可用不同种类的多元醇、不同结构的二异氰酸酯、不同类型的扩链剂、不同类型的中和剂和采用不同的合成方法进行合成。

阳离子型水性聚氨酯的骨架上带有阳离子基团, 这就使其具有了一些独特的性能, 在皮革、涂料、胶粘剂、纺织和造纸等领域有着较好的应用。

此外, 阳离子水性聚氨酯对水的硬度不敏感, 且可以在酸性条件下使用。

因此, 开发出性能优异的阳离子水性聚氨酯, 其市场前景非常广阔。

1 阳离子水性聚氨酯的合成 1.1 合成机理合成阳离子水性聚氨酯时, 一般通过两种途径引入阳离子。

一是用卤素元素化合物引入阳离子,该机理先将聚醚或者聚酯二醇与二异氰酸酯制成预聚体, 加入溶剂降低粘度后, 加入卤素元素化合物( 如2,3-二溴丁二酸) 扩链, 然后再加入溶剂降低粘度, 加入三乙胺季铵化, 搅拌离子化, 将离子化后的PU 分散到水中, 高速剪切乳化, 最后蒸除溶剂。

该机理的季铵化是SN2(亲核取代反应) 二是用叔胺化合物引入阳离子, 该机理首先将聚醚或者聚酯二醇与二异氰酸酯制成预聚体, 加入溶剂降低粘度后, 用叔胺化合物( 如N- 甲基二乙醇胺) 扩链, 再加入溶剂降低粘度, 然后加入离子化试剂如乙酸, 搅拌离子化。

将离子化后的PU 分散到水中, 高速剪切乳化, 最后蒸除溶剂。

该机理的季铵化是酸碱中和。

1.2 合成方法阳离子水性聚氨酯的合成与阴离子水性聚氨酯的合成最大的不同就是阳离子水性聚氨酯需加酸成盐, 因此一般不在水中用胺扩链, 所以阳离子水性聚氨酯一般不用阴离子水性聚氨酯常用的预聚体混合法。

从国内外近年来的研究来看, 阳离子水性聚氨酯的合成主要有熔融法和丙酮法。

熔融法是无溶剂制备水性聚氨酯的重要方法。

水性聚氨酯的制备与性能

水性聚氨酯的制备与性能
一、引言
水性聚氨酯是一种有机合成材料，它结合了传统合成材料的柔韧和环境友好的性能，受到了广泛的应用。

目前，水性聚氨酯已经在许多行业得到广泛应用，包括建筑、汽车、印刷包装、家具等行业。

本文将介绍水性聚氨酯的制备方法和性能特征。

二、水性聚氨酯的制备
1、原料的准备
水性聚氨酯的主要原料有氨基甲酸酯、甲醛和水，这些原料可以分别从工业原料和生物质中获得。

氨基甲酸酯是构成水性聚氨酯结构的主要成分，甲醛作为活性剂可以加快氨基甲酸酯的反应，而水则可以作为反应介质和稀释剂。

2、合成过程
在水性聚氨酯制备过程中，氨基甲酸酯和甲醛在反应介质水的催化下发生加成反应，形成聚氨酯聚合物。

反应可以分为电解质催化和非电解质催化两种方法，可根据需要选择合适的催化方法。

电解质催化方法是通过电解把氨基甲酸酯和甲醛转变为氧化态或还原态，以实现加成反应；而非电解质催化方法是通过酶催化氨基甲酸酯和甲醛发生加成反应。

三、水性聚氨酯的性能特征
1、耐久性。

水性聚氨酯制备工艺流程

水性聚氨酯制备工艺流程
水性聚氨酯（Waterborne Polyurethane）是一种环保型的涂料，广泛应用于家具、汽车、建筑、包装等领域。

下面介绍水性聚氨酯的制备工艺流程。

首先，准备原料。

水性聚氨酯的制备需要以下原料：聚醚多元醇、聚酯多元醇、异免分散剂、链延长剂、溶剂和助剂等。

第二步，制备预聚体。

将聚醚多元醇、聚酯多元醇和异免分散剂按照一定比例混合加热，加入催化剂进行反应，形成预聚体。

第三步，加入链延长剂。

将预聚体加热至一定温度，再加入链延长剂，如乙二胺等，进行链延长反应。

链延长剂的选择应根据所需产品的性能要求。

第四步，添加溶剂和助剂。

将制得的聚氨酯溶于溶剂中，并适量添加助剂，如消泡剂、增稠剂和防霉剂等，以提升产品的性能。

第五步，调整pH值。

通过添加酸碱调节剂，调节溶液的pH 值，使其处于适宜的范围内，一般为8-9。

第六步，过滤和检测。

将制备好的水性聚氨酯涂料进行过滤处理，去除其中的杂质，确保产品质量。

同时，进行相应的检测，如粘度、固含量和粒径等。

第七步，包装和储存。

将制备好的水性聚氨酯涂料装入适当的
容器中，密封保存。

在储存过程中，应避免阳光直射和高温环境，以防止涂料的质量受到影响。

总结起来，水性聚氨酯的制备工艺流程包括原料准备、制备预聚体、加入链延长剂、添加溶剂和助剂、调整pH值、过滤和检测、包装和储存等步骤。

在制备过程中，需要注意控制各个环节的条件，保证产品的质量和性能。

水性聚氨酯的制备及改性方法

水性聚氨酯的制备及改性方法
一、水性聚氨酯的制备方法：
1.原位聚合法：通过在聚醚、聚酯等官能化的基料中，加入异氰酸酯类化合物，经过聚合反应形成水性聚氨酯。

2.分散聚合法：将异氰酸酯类物质预分散于水中，再与聚醚、聚酯等官能化的基料发生反应，形成水性聚氨酯。

二、水性聚氨酯的改性方法：
1.溶剂改性：将溶解介质（如乙醇、丙酮等）加入到水性聚氨酯中，通过调整溶解度和离子强度，改变聚氨酯的粘度、干燥速度等性能。

2.聚合物改性：将其他合成树脂（如丙烯酸乳液、聚酯树脂等）与水性聚氨酯混合进行共聚反应，以改善聚氨酯的力学性能、耐热性等性能。

3.环氧树脂改性：将环氧树脂加入水性聚氨酯中，通过交联反应，提高聚氨酯的耐磨性、耐溶剂性和耐冲击性。

4.硅橡胶改性：将硅橡胶加入水性聚氨酯中，形成混合胶，可以提高聚氨酯的耐候性、耐油性和抗拉强度。

5.纳米填料改性：引入纳米颗粒（如纳米二氧化硅、纳米氧化铁等）到水性聚氨酯中，通过增加界面层面，提高聚氨酯的力学性能、耐磨性和耐腐蚀性。

三、水性聚氨酯的应用领域：
1.涂料与胶粘剂：水性聚氨酯可以用于木材涂料、金属涂料、塑料涂料、地板涂料、汽车涂料等领域。

2.印刷油墨：水性聚氨酯可以用于纸张印刷油墨、塑料印刷油墨等领域。

3.纤维与皮革：水性聚氨酯可以用于纺织面料的涂层、皮革的涂层和胶粘剂等领域。

4.胶黏剂与密封剂：水性聚氨酯可以用于建筑胶黏剂、汽车密封剂、电子胶黏剂等领域。

5.防腐与防护：水性聚氨酯可以用于防水涂料、防腐涂料、建筑涂料等领域。

总之，水性聚氨酯的制备及改性方法多种多样，可以根据不同需求和应用领域进行选择和调整，以获得理想的性能和性质。

水性聚氨酯生产工艺

水性聚氨酯生产工艺水性聚氨酯（Waterborne Polyurethane，WPU）是一种环保型涂料，由聚氨酯树脂、溶剂和助剂等组成。

其在涂料行业中应用广泛，可以用于涂料、胶粘剂、纺织印染等领域。

下面简要介绍水性聚氨酯的生产工艺。

首先，水性聚氨酯的生产过程主要包括溶剂扩散法和乳液法两种方法。

溶剂扩散法是通过有机溶剂将聚氨酯树脂与水相混合，产生乳化液；乳液法是通过乳化剂将聚氨酯树脂乳化成颗粒状。

溶剂扩散法的生产流程如下：1. 准备原材料：聚醚、聚氨酯树脂、有机溶剂、助剂等。

2. 溶解聚氨酯树脂：将聚氨酯树脂加入有机溶剂中，并进行搅拌和加热，使其充分溶解。

3. 加入助剂：根据产品性能要求，逐步加入各种助剂，如增稠剂、防泡剂、流平剂等，并进行充分搅拌。

4. 添加水相：将事先制好的水相缓慢加入溶液中，并持续搅拌，使溶液逐渐乳化。

5. 调整性能：根据产品要求，可调整pH值、粒径大小、固含量等性能指标。

6. 过滤和包装：将生产好的乳化液进行过滤去除杂质，并进行包装。

乳液法的生产流程如下：1. 准备原材料：聚醚、聚氨酯树脂、乳化剂、助剂等。

2. 乳化：将聚氨酯树脂、乳化剂和适量的水加入反应釜中，并进行机械搅拌，使其乳化成颗粒状。

3. 加入助剂：根据产品性能要求，逐步加入各种助剂，并进行搅拌。

4. 反应：将反应釜中的乳化液进行加热，并进行反应，使颗粒状的乳化液继续生长，形成稳定的乳液。

5. 调整性能：根据产品要求，可调整固含量、粒径大小等性能指标。

6. 过滤和包装：将生产好的乳液进行过滤去除杂质，并进行包装。

无论是溶剂扩散法还是乳液法生产水性聚氨酯，都需要严格控制各个环节的工艺参数，如温度、压力、搅拌时间等，以确保产品的质量和稳定性。

此外，还需要进行合适的质量检测和调整，以满足客户的需求。

总之，水性聚氨酯的生产工艺是一个复杂的过程，需要仔细控制各个环节和参数，以确保产品的质量和性能。

随着环保意识的增强，水性聚氨酯在涂料行业中的应用将会越来越广泛。

水性聚氨酯的合成及应用

水性聚氨酯的合成及应用水性聚氨酯（Waterborne Polyurethane, WPU）是一种特殊的聚氨酯树脂，具有良好的环境友好性和广泛的应用前景。

本文将介绍水性聚氨酯的合成方法、特性以及其在涂料、胶黏剂和纺织品等领域的应用。

一、水性聚氨酯的合成方法水性聚氨酯的合成可以通过两种主要方法实现：一种是预聚体法，另一种是原位乳化法。

1. 预聚体法预聚体法是通过将聚酯或聚醚与异氰酸酯化合物反应，形成异氰酸酯预聚体。

然后，将预聚体与含有胺官能团的化合物反应，生成聚醚型或聚酯型水性聚氨酯。

需要注意的是，在反应过程中，需要添加适量的表面活性剂和乳化剂来帮助稳定乳液。

2. 原位乳化法原位乳化法是将聚酯或聚醚与异氰酸酯化合物、氨基功能的稳定乳化剂以及乳化剂反应，直接形成乳液。

该方法与预聚体法相比，更加简便和高效。

二、水性聚氨酯的特性水性聚氨酯具有以下几个显著的特性：1. 环保性与传统的溶剂型聚氨酯相比，水性聚氨酯不含有机溶剂，因此减少了挥发性有机化合物的排放，对环境污染更小。

同时，水性聚氨酯在应用过程中，不会产生有毒气体，对操作者的安全也更有保障。

2. 膜性能优良水性聚氨酯具有良好的强度、韧性和耐候性。

其形成的薄膜可提供优异的涂层性能，具有良好的抗刮擦性、耐化学品侵蚀性和抗氧化性等特点。

3. 附着力强水性聚氨酯可以与多种基材良好地附着，包括金属、塑料、玻璃等。

在涂料和胶黏剂领域，其优异的附着力使其成为一种理想的材料。

三、水性聚氨酯的应用水性聚氨酯在多个领域具有广泛的应用前景。

1. 涂料作为一种环保型涂料原料，水性聚氨酯具有优异的防护性能和装饰效果。

它可以应用于室内外墙面、家具、汽车、船舶等领域，为表面提供持久的保护。

2. 胶黏剂水性聚氨酯具有良好的粘接性能和耐湿性，适用于纸张、金属、木材等材料的粘接。

在制造行业中，水性聚氨酯胶黏剂得到广泛应用，如家具制造、包装行业和纸制品加工等。

3. 纺织品水性聚氨酯可用作纺织品的涂层剂和涂料。

水性聚氨酯的合成详解

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1.3.1 水性聚氨酯的合成原料
多异氰酸酯水性聚氨酯合成的多异氰酸酯包括芳香族
和脂肪族两大类。芳香族主要有TDI（甲苯二异氰酸酯）、MDI（二苯基甲烷二异氰酸酯）；脂肪族主要有HDI（六亚甲基二异氰酸酯）、IPDI（异佛尔酮二异氰酸酯）。
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低聚物多元醇
水性聚氨酯合成用低聚物多元醇主要包括聚醚型、聚酯型两大类，它构成聚氨酯的软段。
扩链剂
为了调节分子量及软、硬段比例，在水性聚氨酯合成中常使用扩链剂。扩链剂主要是多官能度醇类或胺类化合物。
亲水剂（亲水性扩链剂）
亲水性扩链剂指能在水性聚氨酯大分子主链上引入亲水基团的扩链剂，它是水性聚氨酯制备中使用的功能单体。该类扩链剂中带有羧基、磺酸基或叔胺基，结合有此类基团的聚氨酯经中和、离子化，即呈现水溶性。
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引引言言
进入21世纪初，环境保护愈发受到世人的关注。溶剂型涂料含有大量的挥发性有机溶剂（VOC），在使用的过程中排入大气，不仅破坏环境，危害健康，同时也浪费资源能量。随着国际范围内的能源紧张和资源保护法进一步苛刻， VOC 的排放量进一步受到限制。在这样一个背景下，水性PU就作为涂料而言，不仅在制作过程中不使用溶剂，施工中不排放有机溶剂而且完全符合国际4E原则，因而水性PU的发展，呈现出极为良好的前景。
•水性聚氨酯可分为聚醚型、聚酯型和聚醚、聚酯混合型。
包装形式
• 水性聚氨酯可分为单组分水性聚氨酯和双组分水性聚氨酯。
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1.3水性聚氨酯的合成
水性聚氨酯树脂是水性PU涂料，胶粘剂等应用的基料，要想得到水性的PU涂料，必须首先制得稳定的水性PU 树脂。由于PU疏水性很强，难分散于水中，企图采用一般的乙烯基合成树脂的方法是不可行的。一般用聚合物二元醇（或多元醇）与二异氰酸酯反应，制得预聚体聚氨酯树脂，然后采用相转移的方法将其溶解或者乳化在水中。

水性聚氨酯生产工艺-水性聚氨酯的合成

第4 章艺技术方案4.1工艺技术4.1.1技改前工艺技术企业现有1万吨溶剂型聚氨酯生产线，生产方式采用间歇式，分为多元醇合成和聚氨酯合成两个工序，工艺流程如图4-1，4-2所示。

图4-1多元醇合成流程图图4-2聚氟酯合成流程图从流程图可看出，聚氨酯合成首先由脂肪族二元醇乙二醇、1，4 丁二醇和脂肪族二元羧酸己二酸酯化、聚合生成中间体多元醇，再由多元醇和异氰酸酯在溶剂二甲基甲酰胺、甲苯、丁酮的作用下聚合而成。

生产过程中所用二甲基甲酰胺等溶剂或多或少具有一些毒害性，在整个生产所需的原辅材料中所占比例高达70%。

4.1.2技改后工艺技术4.121工艺流程图技改后，生产方式仍为间歇式，首先由小分子醇和酸酯化、聚合生成多元醇，多元醇再和MDI以去离子水为溶剂，经过扩链剂扩链聚合生成水性聚氨酯树脂。

聚酯多元醇的合成方法和技改前相同，聚氨酯合成工序用溶有扩链剂的去离子水代替有机溶剂，工艺也有所改进, 具体流程如下。

(1)聚酯多元醇的合成聚酯多元醇的合成工序流程图同图4-1。

图4・3水性聚氨酯树脂生产工艺流程图4.1.2.2工艺流程简述（1 ）聚酯多元醇合成工艺流程说明半成品聚酯多元醇合成工艺与技改前相同，由脂肪族二元羧酸和脂肪族二元醇按一定摩尔比反应制得。

a ：在常温常压下按照工艺配比要求向反应釡中加入乙二醇、式是管道输送，开启搅拌装置搅拌物料；b :预聚合：测定聚合物酸值达一定值后，人工加入催化剂反应 30分钟，启动真空泵对反应釡抽真空以降低酸值提高聚合物分子量，打开氮气控制阀向反应釡通入氮气，氮气作用是防止釡内物料氧化，同时起到搅拌作用；C ：缩聚合：启动油封式真空泵增加真空度除去残余的水分子和小分子醇，提高聚合物分子量；。

（2 ）水性聚氨酯合成工艺流程说明水性聚氨酯树脂合成采用预聚体分散法，由聚酯多元醇和异氰酸酯常压下预聚，预聚体经中和剂中和后，在较低温度下向预聚体中加入溶有扩链剂的去离子水，边扩链边分散制备而来。

水性聚氨酯配制方法

1.低聚物多元醇：聚醚二醇、聚酯二醇、聚醚三醇、聚丁二烯二二醇、丙烯酸酯多元醇等水性聚氨酯胶粘剂制备中常用的低聚物多元醇一般以聚醚二醇、聚酯二醇居多，有时还使用聚醚三醇、低支化度聚酯多元醇、聚碳酸酯二醇等小品种低聚物多元醇。

聚醚型聚氨酯低温柔顺性好，耐水性较好，且常用的聚氧化丙烯二醇(PPG)的价格比聚酯二醇低，因此，我国的水性聚氨酯研制开发大多以聚氧化丙烯二醇为主要低聚物多元醇原料。

由聚四氢呋喃醚二醇制得的聚氨酯机械强度及耐水解性均较好，惟其价格较高，限制了它的广泛应用。

聚酯型聚氨酯强度高、粘接力好，但由于聚酯本身的耐水解性能比聚醚差，故采用一般原料制得的聚酯型水性聚氨酯，其贮存稳定期较短。

但通过采用耐水解性聚酯多元醇，可以提高水性聚氨酯胶粘剂的耐水解性。

国外的聚氨酯乳液胶粘剂及涂料的主流产品是聚酯型的。

脂肪族非规整结构聚酯的柔顺性也较好，规整结构的结晶性聚酯二醇制备的单组分聚氨酯乳液胶粘剂，胶层经热活化粘接，初始强度较高。

而芳香族聚酯多元醇制成的水性聚氨酯对金属、RET等材料的粘接力高，内聚强度大。

其他低聚物二醇如聚碳酸酯二醇、聚己内酯二醇、聚丁二烯二醇、丙烯酸酯多元醇等，都可用于水性聚氨酯胶粘剂的制备。

聚碳酸酯型聚氨酯耐水解、耐候、耐热性好，易结晶，由于价格高，限制了它的广泛应用。

2.异氰酸酯:TDI、MDI、IPDI、HDI等制备聚氨酯乳液常用的二异氰酸酯有TDI、MDI等芳香族二异氰酸酯，以及TDI、MDI、HDI：MDI等脂肪族、脂环族二异氰酸酯。

由脂肪族或脂环族二异氰酸酯制成的聚氨酯，耐水解性比芳香族二异氰酸酯制成的聚氨酯好，因而水性聚氨酯产品的贮存稳定性好。

国外高品质的聚酯型水性聚氨酯一般均采用脂肪族或脂环族异氰酸酯原料制成，而我国受原料品种及价格的限制，大多数仅用TDI为二异氰酸酯原料。

多亚甲基多苯基多异氰酸酯一般用于制备乙烯基聚氨酯乳液和异氰酸酯乳液。

3．扩链剂：1，4—丁二醇、乙二醇、己二醇、乙二胺等水性聚氨酯制备中常常使用扩链剂，其中可引入离子基团的亲水性扩链剂有多种，除了这类特种扩链剂外，经常还使用1，4—丁二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、己二醇、乙二胺、二亚乙基三胺等扩链剂。