水性聚氨酯分散体流变学特性
WPL-PU-608水性pu分散体
高光水性聚氨酯树脂PU-608
【产品描述】
PU-608水性聚氨酯乳液是一种阴离子脂肪族水性聚氨酯分散体，该产品具有涂膜硬度高，光泽度高，柔韧性、耐水性、耐溶剂性、耐刮擦性优异等特点。
【性能指标】
乳液外观泛蓝光半透明乳液
固含量/% 35±2
PH值（25℃）7-9
粘度/mPa·S <250
模量（100%）/Mpa 18
拉伸强度/Mpa 20
断裂伸长率/% 250
【应用】
PU-608可广泛应用于金属涂层、玻璃涂层、纸张涂层、木器漆、皮革涂饰等行业。
可单独使用或与其他水性聚氨酯或丙烯酸乳液混合使用，添加适量固化剂或硅烷偶联剂可提高耐化学性及耐溶剂性能。
参考配方（高亮光面漆）：
PU-608 95
水 2.7
Hydropalat 140 0.2
OS-5201(消泡剂) 0.1
WE-68（蜡乳液） 2
【储存】
PU-608 水性聚氨酯须密封保存。
建议储存在5-35度条件下储存，严禁冰冻。
勿与阳离子物与油漆类相混。
水性聚氨酯涂料的性能特点简介
水性聚氨酯涂料的性能特点简介水性聚氨酯涂料由于性能优异，在近几年得到了广泛的应用。
与溶剂型聚氨酯涂料相比，水性聚氨酯涂料具有以下特点。
①水性聚氨酯涂料完全或基本不含溶剂、无臭味、无污染，具有不燃、成本低等优点，使用时可以用水直接稀释，使用方便，易于清理。
②水性聚氨酯的黏度不随聚合物相对分子质量的改变有明显差异，可以在低黏度下制备得到高分子量的水性聚氨酯，对于提高树脂的内聚强度非常有利。
而溶剂型聚合物的黏度随相对分子质量的增加呈指数关系上升，分子量较大时易产生凝胶。
③水性聚氨酯的黏度一般比溶剂型的要低，水性聚氨酯分散粒径越小，黏度越大。
溶剂型聚氨酯的黏度随固含量的增加明显上升，溶剂型聚合物的黏度可借助控制固含量或溶剂量来调整，而水性聚氨酯的黏度需用增稠剂来调整。
④水性聚氨酯与多种水性树脂的相容性较好，可以共混使用，以改进性能或降低成本。
需要注意选择与离子型水性聚氨酯的电荷性质和酸碱性相互匹配的水性树脂，否则可能引起凝聚。
因受到聚合物间的相容性和树脂在溶剂中溶解度性能的影响，溶剂型聚氨酯一般不能与其他树脂共混使用。
⑤单组分水性聚氨酯产品中不含异氰酸酯基团和游离异氰酸酯，主要是依靠分子内极性基团产生内聚力和黏附力，水分挥发后固化。
也可引入其他反应性基团与水性聚氨脂中含有的羧基或羟基等基团在适宜条件下反应，使树脂产生固化交联。
如果是外加交联剂则成为双组分体系。
⑥水的蒸发潜热高，干燥比较迟缓，另一方面，水的表面张力大，对基材特别是对低表面能或硫水性的基材润湿性差，难以赋于充分的粘接性，加热干燥固化时，乳液粒子间容易凝聚而不易得到连续性的涂膜。
另外，水性聚氨酯聚合物是离子键结合，具有强的亲水性，有时为改进涂膜的塑性要加进水溶性增黏剂，使涂膜的耐水性受到一定影响。
⑦水性聚氨酯的流动特征呈现非牛顿性，而溶剂型一般近似牛顿性，其黏度变化规律符合牛顿曲线。
⑧水性聚氨酯体系的防冻性有一定限度，在北方冬季施工受到一定影响。
水性聚氨酯
水性聚氨酯涂料摘要：本文介绍了水性聚氨酯涂料的组成、结构以及特性，然后讲述了水性聚氨酯的应用，最后展望了该涂料的发展趋势。
关键词：水性聚氨酯，组成，特性应用，展望水性聚氨酯包括聚氨酯水溶液, 水分散液和水乳液, 是以水为介质的二元胶态体系。
它不含或含很少量的有机溶剂, 其粒径小于0.1 nm, 具有较好的分散稳定性, 不仅保留了传统的溶剂型聚氨酯的一些优良性能, 而且还具有生产成本低、安全不燃烧、不污染环境、不易损伤被涂饰表面、易操作和改性等优点 , 对纸张、木材、纤维板、塑料薄膜、金属、玻璃和皮革等均有良好的粘附性。
水性聚氨酯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VOC含量相结合，符合发展涂料工业的“三前提”（资源，能源，无污染）及“四E原则”（经济 ECONOMY，效率EFFICIENCY，生态ECOLOGY，能源ENERGY）1 聚氨酯防水涂料的组成、结构1.1 组成目前我国市场上双组分聚氨酯防水涂料的预聚体组分(常称甲组分), 其组成相差不大, 基本上都以甲苯二异氰酸(TDI)与聚醚多元醇(简称聚醚)的多种型号混合物加成聚合而成(又称逐步聚合, 它既不是缩合, 也有别于聚合)。
为获得合理的抗拉强度和延伸率, 预聚体的- NCO质量分数w-NCO 值应该控制在4%～5%.由于不少生产企业在选材、设备及工艺控制上还达不到反应的严格要求, 反应最终产物的游离TDI 含量w-NCO 在0.5%以上( 优良的反应在0.1%以下), 故这些厂家预聚体的w-NCO 实际控制在(5 土O.5)%左右, 产品组分的差异多数发生在乙组分的组成上:主剂分别采用与一NCO 反应的聚醚、含芳香烃的焦油类物质或带有结晶水的无机化合物及它们的混合物; 助剂有固化剂摩卡(MOCA), 它具有对称的芳环结构及邻位氯原子, 前者的刚性以及与其它基团反应生成的脲键的极性吸引力使聚氨酯具有很高的机械强度,后者的空间位阻和吸电子效应降低了胺基的反应速率, 使双组分涂料有足够的施工时间;增塑剂二丁酯、蒽油类可调整产品的抗拉强度及延伸率;填料不仅可以降低成本, 而且可以改善产品的高低温性能、施工性及储存稳定性;有的产品还加人催化剂以提高冬季成膜性。
水性聚氨酯材料
水性聚氨酯材料水性聚氨酯材料是一种新型的环保型高分子材料，它具有优异的性能和广泛的应用领域。
水性聚氨酯材料以水作为溶剂，不含有机溶剂，具有低挥发性和低毒性，对环境和人体健康无害，是一种绿色环保的材料。
本文将从水性聚氨酯材料的性能特点、制备工艺、应用领域等方面进行介绍。
一、水性聚氨酯材料的性能特点。
1. 环保性，水性聚氨酯材料以水为溶剂，不含有机溶剂，不会产生挥发性有机化合物，对环境无污染，符合环保要求。
2. 耐候性，水性聚氨酯材料具有优异的耐候性，能够在室外环境下长期使用而不发生老化、褪色等现象。
3. 耐化学性，水性聚氨酯材料具有良好的耐化学性，能够抵抗酸碱、溶剂等化学物质的侵蚀，具有较强的耐腐蚀性。
4. 耐磨性，水性聚氨酯材料具有良好的耐磨性，能够承受一定的摩擦和冲击而不易损坏。
5. 耐温性，水性聚氨酯材料具有较高的耐温性，能够在一定温度范围内保持稳定的性能。
6. 耐水性，水性聚氨酯材料具有良好的耐水性，能够在潮湿环境下长期使用而不发生变形、腐蚀等现象。
二、水性聚氨酯材料的制备工艺。
水性聚氨酯材料的制备工艺主要包括原料准备、反应制备、加工成型等步骤。
其主要原料包括聚醚多元醇、异氰酸酯、交联剂、助剂等。
制备工艺流程一般包括以下几个步骤：1. 原料准备，将所需的聚醚多元醇、异氰酸酯、交联剂、助剂等原料按一定配方准备好，保证原料的质量和比例。
2. 反应制备，将聚醚多元醇、异氰酸酯等原料按一定比例混合，在一定条件下进行反应，生成水性聚氨酯树脂。
3. 加工成型，将制备好的水性聚氨酯树脂进行加工成型，可以通过涂覆、浸渍、喷涂、注塑等方式进行加工成各种形状的制品。
三、水性聚氨酯材料的应用领域。
水性聚氨酯材料具有广泛的应用领域，主要包括涂料、胶粘剂、印刷油墨、合成革、纺织品涂层、建筑防水材料等。
具体包括以下几个方面：1. 涂料，水性聚氨酯涂料具有优异的耐候性、耐磨性和耐化学性，广泛应用于汽车、家具、建筑等领域。
水性聚氨酯浆料的流变性能研究
精
４８
细
石
油
／， 工 ｔ
进
展
第 １ 卷第 ６期 １
Ａ ＤＶＡＮ Ｅ Ｎ 兀 Ｎ Ｅ ＯＣ Ｃ ＳＩ Ｅ Ｐ ＴＲ ＨＥ ＣＡ Ｓ ＭＩ Ｌ
大的趋势。这是 因为 当Ｎ ０ Ｏ Ｃ ／ Ｈ比较小时 ， 剩余 的一Ｏ 基 团过 多 ， Ｏ 基 团之 间形成 氢键 ， Ｈ 一 Ｈ 导致 粘度 明显 增 加 。当 Ｎ ０ Ｏ Ｃ ／ Ｈ的 比小 于２６： 时 ， ． １ 预聚后期的预聚物粘度过大 ， 甚至出现缠杆现象。 随着Ｎ Ｏ ０ 物 质 的量 比增 大 ， 子 链 中硬段 含 Ｃ／ Ｈ 分 量增加 ， 成 的氨基 甲酸酯 基 和脲 基 等 刚性链 增 形 多， 使分子链问的相互缠结减少 ， 粘度减小； 剩余 的一Ｎ Ｏ ｃ 含量增加 ， 散时与水反应生成极性强 分 的取代脲 ， 乳液粒子刚性增强不易变形 ， 反应热增 加 ， 颗粒粘性增 大 。 使
本 实验 以聚酯 多元 醇 、 甲苯二 异氰 酸酯 、 羟 二 甲基丙 酸等 为 主要 原 料 ， 通过 合 理 的工 艺 配 方设
在２ ０℃下 ， 用毛细管粘度计测定给定体积的 浆料流出时间， 按下式计算乳液的运动粘度 ： 】
ｔ ＝Ｃ ， ｔ
计， 采用 预 聚体 法制 得 高 固含量 的 阴离 子 聚 酯 型 水 性聚 氨酯 浆料 。 由于在水 性 聚氨酯 浆料 的实 际 喷涂过 程 中 ， 料 的流 变 学 性 能对 喷 涂 施 工 具 有 浆 决 定性 的影 响 【 。为 此 ， 者 系 统 地 研究 了水 ３ ］ 笔
限公 司 ； 乙胺 （ Ｅ 、 二 胺 、 酮 ， 为 分 析 三 Ｔ Ａ） 乙 丙 均
实验考察 了异氰 酸酯基与 羟基 物质 的量 比 （ 简写 为Ｎ Ｏ Ｏ Ｃ ／ Ｈ物质 的量 比） 水性 聚氨酯 浆料 对 运动粘度的影 响， 结果 见 图 １ 。浆 料的运 动粘度 随着 Ｎ Ｏ Ｏ 物 质 的量 比的增 大 出现 先 减小 后增 Ｃ／ Ｈ
水性聚氨酯的特征及发展方向
水性聚氨酯的特征及发展方向水性聚氨酯在涂料、医学、胶黏剂等领域都有着广泛的应用。
本文综述了水性聚氨酯的发展及其特点，介绍了水性聚氨酯的分类，包括根据亲水基团的分类与使用方法的分类等。
标签：水性聚氨酯；发展；分类；特点一、水性聚氨酯的发展聚氨酯是由多异氰酸酯和多元醇或多元胺通过逐步聚合而形成的，分子内含有大量的氨基甲酸酯基团，根据其合成分子路线，可以看出聚氨酯具有两大特点：一是反应所需活化能较低，适用于范围广；二是氨基甲酸酯链段含有大量氢键，其键能与共价键键能处于同一数量级，易于形成物理交联点，另外，聚氨酯合成原料丰富，可通过分子结构设计出不同力学性能的材料。
聚氨酯的特征原料为异氰酸酯，由德国科学家乌兹（Wurtz）于1849年通过烷基硫酸盐与氰酸钾进行复分解反应首次得到。
经过近一个世纪的发展，直到1937年德国拜耳首次利用异氰酸酯与多元醇化合物反应制得了各种聚氨酯树脂和聚脲化合物。
二战结束后，聚氨酯工业开始了飞速发展，相继在欧美等地开始了聚氨酯的工业化生产。
我国于1958年开始研究甲苯二异氰酸酯，于1965年形成了聚氨酯工业化生产，经过了数十年的研究与发展，现已取得了巨大的进步。
水性聚氨酯乳液首先是作为皮革涂饰剂开始其应用的，聚氨酯胶膜具有高柔韧性、高强度、高附着力等特点，经过长期发展，已经形成了一系列具有不同用途的产品。
（一）涂层水性聚氨酯涂层的研究思路主要有以下几个方面：一是通过与丙烯酸酯进行共聚，制备得到具有核壳结构的聚氨酯/聚丙烯酸酯乳液；二是采用双组份，使用水性固化剂，提高涂层硬度，耐磨，耐水等性能；三是通过合成紫外光可固化的水性聚氨酯乳液；四是在分子结构中引入含氟、含硅、环氧基团等特殊结构的聚合物链段，提高胶膜性能。
（二）胶黏剂水性聚氨酯胶黏剂具有粘结强度高、耐低温性能优良、使用工艺简单、分子可控性高等特点，已经广泛应用于PVC、ABS、塑料泡沫建筑材料黏结，汽车工业内饰黏结，还有木材、金属材料材料黏结等领域。
水性聚氨酯分散体(PUD)技术在三大柔性材料中的应用
备条件也可用来提高生产效率 ，以适应 工业生产 的施工要 革是 对带有 伤残或 粗糙 的天然 皮表面打 磨后进 行涂饰 再
求 ，进一步扩大 Ｐ Ｕ Ｄ的应用市场。 造花纹 ，实际上进行了 “ 整容 ”，几乎失掉原有 的表面状 态 ，涂饰 层较 厚 ，耐 磨性和透气性 比全粒面革较差 ，用于
用正好相反。 综合性能的高档品发展 ，目前仍是 国内 Ｐ Ｕ Ｄ消费的主要市
根据配方 目的从 底至面选 择软硬过 渡的涂饰配 方 ，保 场。 证 软基底层的粘结牢度和 耐性优异 的表 面。 天然皮革有牛皮、羊 皮、猪皮 、袋 鼠皮 、蛇皮、鳄鱼
皮等 ，经鞣 制成 革 ，按剖层分有头层 革（ 全 粒面、修面革）
底层是整个涂层的基础 ，主要作用是封 “ 底” 、粘接、 ４ ． １ Ｐ ＵＤ在 天 然皮革 业 中的应 用
形成具有所需坚牢度及机 械强度的涂层 ，起到承上启下的 盖皮面缺陷 ，修 正粒 面瑕疵 ，提高皮革 的使 用性能 ，增加 作 用 ；顶（ 面） 层 的基本作 用是保护涂饰层 ，赋 予革面需要 皮革花色品种。 Ｐ Ｕ Ｄ皮革涂饰 剂在 我国应用技术 已较成熟 ， 的光泽 、手 感及 功能性。在合成革 （ 滚涂） 转移 膜时底面作 部分产品水平与进 口同类型产 品相 当，正 向多功能 、优异
ｃ…
ｇｓ Ｒ ｅｖｉ ｅｗ
（ ３ ）水性树脂 不应含有害物 （ ０ Ｐ 、Ｄ Ｅ Ｇ 、Ｄ Ｍ Ｆ 、Ｎ Ｍ Ｐ等 ）
新产品还是其他公司已有的类似产品。在产 品的配方设计
或易挥发有机化合物（ Ｖ Ｏ Ｃ ） ，对人体和生态环境无危害。树
中，常常涉及原材料更换、降低 成本 、产 品改进 、新产 品
脂本身的弹性不应借助于外增塑 ，避 免修饰层 的时效性 而 开发 、新的原材料利用、新技术等问题 ，利 用最低 的成本 产生裂纹 ，或应力迁移 引起 的裂纹 ， 防止软质材料（ 如Ｐ Ｖ Ｃ ） 研 究开发 出性能最 能满足 要求 的适 用产品是 配方设计 的
水性聚氨酯介绍
1、水性聚氨酯的概述
聚氨酯的定义： 聚氨酯（polyurethane）是聚氨基甲酸酯的简称 ,是主链上含有重复氨基甲酸
酯基团 (—NHCOO—)的大分子化合物的统称。 聚氨酯是由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成。
根据所用原料官能团的不同，可以是线性结构或体型结构。 水性聚氨酯是指聚氨酯溶解于水或分散于水中而形成的一种聚氨酯树脂。
羧甲基纤维素、羟甲基纤维素等 丙酮、甲乙酮、甲苯等 去离子水
13、水性聚氨酯合成方法
按水性化方法： 外乳化法 内乳化法：预聚体法、丙酮法、熔融分散法、酮亚胺连氮法
14、内乳化法
内乳化法，又称为自乳化法，是指聚氨酯链段中含有亲水成分，因而无需乳化 剂即可形成稳定乳液的方法。
内乳化法制得的聚氨酯分散液粒径较小，且粒径分布较窄，分散液储存稳定， 成膜后胶膜的力学和其它应用性能优良。亲水基团可通过多元醇或扩链剂导人 聚氨酯分 子结构中，一般多借助含亲水基团扩链引入硬段中。
数千-20万 <5000
按使用形式分类： 按使用形式分为单组份和双组份两类。
4、水性聚氨酯的分类2
按亲水性基团的性质分类： 根据聚氨酯分子侧链和主链上是否含有离子基团，水性聚氨酯可分为阴离子型、 阳离子型、非离子型和混合型。 阴离子型：分子主链或侧链上含有阴离子型亲水性基团； 阳离子型：分子主链或侧链上含有铵离子或锍离子； 非离子型：分子中不含有离子基团； 混合型：分子结构中同时具有离子型及非离子型亲水基团或链段。
15、内乳化过程
内乳化过程可分为三个阶段。 第一阶段：含有离子的硬段吸附水分子，破坏由离子缔合作用形成的凝胶现象，
表现为粘度下降。 第二阶段：水分子进入亲水相后，硬段和软段都将排列成整齐有序状态，形成
硅溶胶在水性聚氨酯中的流变性能
硅溶胶在水性聚氨酯中的流变性能¹袁荞龙 应圣康º(华东理工大学材料科学研究所,上海 200237)摘 要 用离子交换法由工业级水玻璃制得不同粒径的单分散稳定硅溶胶。
硅溶胶稀溶液的特性粘数为0.02dL/g,与硅溶胶的粒径无关;硅溶胶中加入电解质,分散体系由牛顿型流体变为非牛顿型流体;水溶性聚氨酯(PU -E)的稀溶液是胀流型流体,加入硅溶胶,分散体系的表观粘度下降;PU -E 吸附于硅溶胶粒表面,体系属胀流型流体;PU -E 吸附于硅溶胶粒间,体系为假塑性流体。
关键词 硅溶胶,水溶性聚氨酯,牛顿流体,非牛顿流体,吸附中图分类号 O631二氧化硅在油漆、墨水、化妆品、陶瓷、涂料、造纸等工业领域有着广泛的应用。
二氧化硅和聚合物在非水分散介质中的分散行为已有大量研究报道,而在水相中的分散行为研究较少112,但在实际应用中水为分散介质的情况是很多的。
对胶体二氧化硅在水性聚合物中的流变行为研究则是近几年才开始的122。
研究纳米级硅溶胶在水溶性聚合物中的分散行为,对分散体系的稳定性及材料的功能化有指导意义。
硅溶胶的制备方法有:酸中和法、电渗析法、离子交换法、胶溶法、水解法和热解法等132。
离子交换法和水解法为常用的方法。
用离子交换制备大粒径硅溶胶需长时间反应142,如能缩短反应时间,将对大粒径硅溶胶的工业生产有深远意。
本文以工业级水玻璃为原料,用离子交换法制备了不同粒径的单分散稳定的硅溶胶,首次研究了硅溶胶在水溶性聚氨酯-脲-胺乙酸盐中的流变行为。
1实验部分1.1实验原料水玻璃(泡花碱):上海泡花碱厂生产,模数3.6。
阳离子、阴离子交换树脂:华东理工大学生工树脂厂生产,按GB-5476-85和GB-5760-80分别将阳离子和阴离子交换树脂转为氢型和氢氧型。
220聚醚:上海高桥化工三厂,80e /6665Pa 下脱水4h,按ASTM 4274-83测得羟值55.4。
T DI-80(甲苯二异氰酸酯):日本Olin 公司生产,130e /1333Pa 下减压蒸馏得无色透明液。
水性聚氨酯涂料的主要特点及种类
水性聚氨酯涂料的主要特点及种类随着各国对环境的日益重视以及对挥发性有机溶剂排放的严格限制，以水性涂料为代表的低污染型涂料得到了迅速发展，水性聚氨酯涂料就是其最受瞩目的代表之一。
水性聚氨酯涂料是以水作为溶剂，将聚氨酯树脂分散于水中而形成的一种涂料，体系中无或很少存在机溶剂，具有气味小、不污染环境、节能、施工方便等优点，将聚氨酯涂膜的附着力强、硬度高、耐溶剂性好、耐磨蚀等优点与水性聚氨酯涂料的低挥发性有机化合物(VOC)含量相结合，更适合日益严格的环保要求，受到人们的高度重视,成为当今世界上发展速度最迅速的涂料品种之一。
水性聚氨酯涂料的特点水性聚氨酯涂料是目前涂料业中增长速度最快的品种之一，它是以水为分散介质，以水性聚氨酯树脂为基础配制的涂料，大大减少了挥发性有机溶剂的使用，减了对环境的污染，某些性能甚至超过了溶剂型涂料；可以与其它水性分散体混合，相互促进，取长补短；可以根据需要调整配，适应面广。
此外,它还有以下突出的特点：(1)水性聚氨酯涂料对金属、木材、混凝土及塑料等表面有良好的附着力，且耐冲击性和抗磨性能良好。
尤其是脂肪族聚氨酯水性涂料，各项性能与溶剂型聚氨酯涂料相当，且耐候性好；(2)与其他乳胶涂料相比，低温成膜效果好，不需要成膜助剂；也不需要外加乳化剂、分散剂或增塑剂等；(3)易于通过固化剂和交联剂进行改性来提高抗化学性和耐溶剂性,改进耐水性,可提供高光泽涂膜，对各种颜料包括金属颜料有良好的适应性；(4)聚氨酯分子具有可裁剪性，结合新的交联技术可有效控制聚氨酯涂料的组成和结构，为改进其综合性能提供更为宽广的途径。
水性聚氨酯的这些优点使之成为目前世界发展最快的涂料之一。
水性聚氨酯涂料的种类水性聚氨酯涂料种类很多,一般分为单组份水性聚氨酯涂料、双组份水性聚氨酯涂料和复合型改性水性聚氨酯。
(1)单组份水性聚氨酯涂料单组份水性聚氨酯涂料有很高的断裂长率、交联度低,并且可以常温干燥，是以水为分散介质，以水性聚氨酯为基料的涂料。
水性聚氨酯的流变设计及增稠机理浅析
水性聚氨酯的流变设计及增稠机理浅析随着环境保护法规和政策的日趋严峻，水性涂料由于其低VOC的特点受到越来越多的客户的青睐。
水性聚氨酯涂料由于其优异的耐候性，优良的耐化学品性能以及优秀的机械性能在各个领域得到广泛的应用。
水性聚氨酯涂料的流变设计是聚氨酯配方当中非常关键的一环。
归根结底，这是由于水性聚氨酯的整个体系的形态所决定的。
在传统的溶剂型聚氨酯体系中，所使用的溶剂通常是树脂体系的真溶剂，树脂在体系里的状态是完全舒展开来而且均匀“溶解”于体系当中。
整个体系处于于“均一相”状态，树脂与它的溶剂之间属于“你中有我，我中有你”的状态。
如图一所示。
此种体系状态会带来以下系列流变特点：●体系处于均一相状态，对溶剂体系进行流变设计也是对树脂体系的流变设计；●树脂的分子量大小会影响整个体系的粘度，也会改变整个体系的流变状态；●由于树脂体系在溶剂体系中的完全溶解和舒展，使得溶剂型涂料的最终成膜比较容易形成均一而致密的膜。
然而，水性聚氨酯的体系状态与溶剂型聚氨酯有着比较大的区别。
目前，市面上主流的双组分的水性聚氨酯的产品主要是羟基丙烯酸型的水性聚氨酯，而水性羟基丙烯酸树脂又常见乳液型和分散体型两大类。
而这两大类的最主要的区别是在合成的过程的区别。
它们最终形成的产品，从本质上来说都属于“悬浮态”的体系状态。
这种状态的最大特点是，树脂（乳液或分散体）和承载它的介质（水）相互之间是不相容的。
它们之间所形成的相对而言是一种“分离相”的状态，如图二所示。
此种体系状态会带来以下流变特点：●体系处于相对分离的状态，流变设计上就有了所谓的对水相进行增稠和对树脂相进行增稠，以及对两相都有增稠作用的几种不同的设计方案；●树脂的分子量大小和最终的体系粘度的关系不大，体系的最终粘度或流变性能和树脂的分子量大小没有直接的关系；●由于乳液粒子是不溶于水的，所以在最终成膜时，需要引入成膜助剂或者助溶剂来帮助最终成膜，形成均一致密的膜，而成膜助剂或者助溶剂的引入，反过来又会对流变助剂的选择造成一定的影响。
水性聚氨酯分散体流变学特性_王武生[1]
![水性聚氨酯分散体流变学特性_王武生[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/43759c1fcc7931b765ce151f.png)
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图1 Krieger-Dougherty公式作图可以获得分散体黏度与分散 体粒子体积分数的关系
对于常规水性聚氨酯分散体的黏度与分散体分散质 体积分数的关系研究有少量报道，比如氰特表面特殊品公 司Michel等测定两种自己合成的羧酸型水性聚氨酯分散体 0剪切状态下黏度与分散体分散质体积分数的关系 [1] 得到 图2数据，将图2数据拟合到Krieger-Dougherty公式，获得 的两个样品的φm分别是0.46和0.44，远小于刚性等径球体 的无规堆积系数0.64。美国南密西西比大学Otaigbe[2]等测 定他们合成的水性聚氨酯体系拟合得到的φm＝0.43，有的 研究者 测定的聚氨酯分散体体系拟合得到的 φ m 甚至低 到0.3以下。 式(3) 其中φm，eff为实验获得的最大有效堆积系数，deff为粒 子等效硬球体粒子粒径，d为粒子实际粒径。假如数据拟 合得到的实际堆积系数为0.42，粒子实际粒径为50 nm，可 以计算出粒子等效硬球体粒径为57.5 nm。 通过次级电滞影响因素还可以计算水性聚氨酯分散 体粒子表面的电位。根据理论，粒径为d的刚性球体产生 次级电滞影响后的等效粒径为：
图4是Otaigbe等[3]测定不同固含量水性聚氨酯分散体 酯分散体在固含量较低时表现出的是一种牛顿流体。固含 量低于40%的3个水性聚氨酯样品，在仪器测定的剪切范围 内，黏度与剪切速率无关。随着固含量的提高，固含量分 别为42%和44%的2个样品，黏度曲线在低剪区域出现一个 牛顿流体平台，其后出现一个剪切变稀区域，且随着固含 量提高，剪切变稀区域向低剪方向移动。牛顿流体平台逐 步被压缩。更高的固含量，当固含量达到46%时，聚氨酯 分散体完全呈现出一种假塑性流体，黏度随剪切速率的提 高而下降。 对于分散体黏度与剪切速率关系学者比较公认的是 Cross在1965年就提出了所谓Cross模型，其模型推导出的 方程是： (ω/ωc)β
水性聚氨酯的制备与性能
水性聚氨酯的制备与性能水性聚氨酯（Waterborne Polyurethane，简称WPU）是一种以水作溶剂或分散介质的聚氨酯树脂。
相对于传统的有机溶剂型聚氨酯，水性聚氨酯具有可溶性好、可分散性好、环保性强等优点，广泛应用于涂料、胶粘剂、纤维处理剂等领域。
本文将介绍水性聚氨酯的制备方法和性能特点。
一、水性聚氨酯的制备方法1.环氧化物与异氰酸酯反应法：先将环氧化物与异氰酸酯反应生成异氰酸酯预聚体，然后将预聚体与水发生开环反应，生成水性聚氨酯。
2.改性醇酸与异氰酸酯反应法：将改性醇酸与异氰酸酯反应生成异氰酸酯预聚体，然后与水发生开环反应，生成水性聚氨酯。
3.水溶性聚酯与异氰酸酯反应法：将水溶性聚酯与异氰酸酯反应生成异氰酸酯预聚体，然后与水发生开环反应，生成水性聚氨酯。
4.乳化法：通过乳化剂将异氰酸酯分散到水中，然后加入反应物进行反应，生成水性聚氨酯。
二、水性聚氨酯的性能特点1.耐候性好：水性聚氨酯具有较好的耐候性，能够在室外长时间使用而不发生颜色变化、光泽下降等情况。
2.耐热性好：水性聚氨酯具有较高的热稳定性，能够在高温条件下保持较好的性能。
3.强度高：水性聚氨酯具有较高的强度和硬度，能够提供优良的物理性能和机械性能。
4.耐化学腐蚀性强：水性聚氨酯对酸、碱、溶剂等具有较好的耐腐蚀性，能够在化学环境中保持稳定。
5.低挥发性：由于水是溶剂或分散介质，水性聚氨酯相对于有机溶剂型聚氨酯具有较低的挥发性。
6.环保性好：水性聚氨酯采用水作为溶剂或分散介质，不含有机溶剂，具有良好的环保性。
三、水性聚氨酯的应用领域1.涂料：水性聚氨酯因其优异的性能和环保特点，被广泛应用于各类涂料中，例如家具涂料、木器涂料、金属涂料等。
水性聚氨酯涂料具有耐候性好、附着力强、耐磨性好等优点。
2.胶粘剂：水性聚氨酯在胶粘剂领域也有广泛的应用，例如纸张胶粘剂、木制品胶粘剂、皮革胶粘剂等。
水性聚氨酯胶粘剂具有粘接强度高、耐水性好、耐寒性好等特点。
水性聚氨酯分散体PUD及其涂料的研究和应用
度低，尽管容易分散到水中，但制得的分散体粒 径大，水分散性差，但是聚氨酯结构中，硬相组 分增加，涂膜硬度高。一ＮＣＯ／ＯＨ小，则预聚物 相对分子质量太大，粘度大，需加入大量溶剂进 行水分散。水分散后稳定性较好，但由于聚氨酯 结构中氨酯甲酸酯键减少，硬相组分减少，涂膜 的硬度、强度降低，性能变差，通常需选择合适 的ＮＣＯ／一ＯＨ比以控制预聚物的相对分子质量， 使得制备的ＰＵＤ既具有良好的分散稳定性和工 艺可操作性，又有较好的物理机械性能。
４
质为ＴＭＰ、ＨＥ）／三聚体、ＩＰＤＩ三聚体等。 （２）采用适量多元胺进行扩链，使形成的 ＰＵＤ具有微交联结构，常用的多元胺为二乙烯三 胺、三乙烯四胺等。 （３）同时采用（１）和（２）两种方法，制备预交联型 的ＰＵＤ。 对ＰＵＤ进行预交联改性，关键要掌握好预交 联度，要兼顾生产工艺的可操作性和制备的ＰＵＤ 的可施工性。
４
采用聚酯多元醇制各的ＰＵＤ由于结晶性较 高，在软段微区具有更强的氢键，而且酯基和氨 基甲酸酯键间形成的氢键促进了软硬段间的相 混，使得涂膜的强度提高，但耐水性下降，不同 种类的聚酯多元醇其耐水解稳定性相差很大。聚 合物多元醇相对分子质量的大小以及其与异氰酸 酯及含离子的短链物质的质量比，对分散体涂膜 的强度和伸长率以及表面硬度有重要影响，多元 醇相对分子质量越大，用量越多，则表面硬度越 低，伸长率越大，强度越低。改变ＰＵＤ组成物质 的种类和比例可以制成软硬不同的系列聚氨酯水 分散体，以适合不同的需求。
水牲聚氡酯贫散体（Ｐ∽）
及其涂料昀研穷和应用
孔志元何庆迪殷武朱柯南璇张保利（中化建常州涂料化工研究院，２１３０１６） 摘要：本文主要介绍了水性聚氨酯分散体（ＰＵＤ）及其涂料的发展概况，性 能特点，生产研究情况和ＰＵＤ的制备方法，主要影响因素、改性方法及其 在一些领域的应用。 关键词：水性聚氨脂：水性丙烯酸聚氨酯：聚氨脂涂料
水性聚氨酯的性质用途及合成工艺
水性聚氨酯的性质用途及合成工艺性质：1.良好的水分散性能：水性聚氨酯由于其分子结构中引入了亲水基团，因此在水中能够很好地分散，形成稳定的水分散体系。
2.优异的耐候性和耐溶剂性：水性聚氨酯在固化后能够形成具有优异耐候性和耐溶剂性的膜，能够在恶劣环境下长时间保持其性能。
3.良好的粘结力：水性聚氨酯树脂能够良好地与多种基材粘接，在涂料、胶黏剂等领域有广泛应用。
4.低挥发性：水性聚氨酯相比于有机溶剂型聚氨酯树脂，具有低挥发性，对环境友好。
用途：1.涂料：水性聚氨酯是一种优良的涂料基材，可用于木器涂料、金属涂料、塑料涂料等领域。
其具有良好的耐候性、耐溶剂性和粘结力，能够提供优异的保护性能和装饰效果。
2.胶黏剂：水性聚氨酯作为一种优秀的胶黏剂，可广泛应用于家具、鞋业、纺织、包装等领域。
其具有快速粘接和强力粘结的特点，并且不含有机溶剂，更加环保。
3.造纸工业：水性聚氨酯在造纸工业中用作纸张的涂覆剂，能够提供一定的防水性和耐磨性，改善纸张的质量和性能。
4.纺织工业：水性聚氨酯用作纺织品的涂层剂，能够提升纺织品的防水性和耐久性，实现防水、防腐等功能。
5.印刷工业：水性聚氨酯可用作印刷油墨的树脂基材，能够提供印刷品良好的附着力和耐磨性。
合成工艺：1.聚合反应：首先通过反应聚合将异氰酸酯与多元醇（如聚醚多元醇、聚酯多元醇等）反应，形成聚合物。
聚合物的分子结构中含有未反应的异氰酸酯基团和亲水基团（如羟基、羧基等）。
2.分散反应：将聚合物分散到水中，通过添加乳化剂、分散剂和助剂等，形成稳定的水分散体系。
分散过程中，亲水基团与水发生作用，形成亲水性链段，使得聚氨酯树脂能够在水中分散。
总结而言，水性聚氨酯具有良好的水分散性能、耐候性和粘结力，广泛应用于涂料、胶黏剂、造纸工业、纺织工业和印刷工业等领域。
其合成工艺包括聚合反应和分散反应。
随着环保要求的提高，水性聚氨酯将成为未来涂料和胶黏剂市场的重要发展方向。
水性聚氨酯及其在纺织助剂中的应用研究
水性聚氨酯及其在纺织助剂中的应用研究
一、水性聚氨酯的合成方法
水性聚氨酯的合成方法多种多样，常见的有溶液法、分散法、乳化法、水解法等。
其中，乳化法是目前应用最广泛的一种方法。
乳化法是将预聚体、界面活性剂和水三者混合，在高剪切下形成小颗粒的过程。
预聚体一般是二元或多元异氰酸酯、二元或多元醇和聚醚等反应得到的物质。
界面活性剂的作用是稳定颗粒以防止聚集，同时增强颗粒与水的相容性。
水是介质，能够在反应中迅速扩散生成聚氨酯颗粒。
二、水性聚氨酯的性质及特点
1.良好的耐水性能：水性聚氨酯在水中表现出色的分散性和稳定性，甚至可以在潮湿的环境下保持施工性能和使用性能。
2.良好的粘着性和拉伸性：水性聚氨酯具有优异的黏附性和拉伸性，在纺织加工过程中，它可以与纤维很好地结合，并保持强度和弹性。
3.良好的耐化学性能：水性聚氨酯在酸、碱等一些化学物质的作用下具有较强的耐化学性能，能够保持稳定，不会被腐蚀或破坏。
4.良好的光泽和手感性：水性聚氨酯可以具有优异的光泽和手感性，使得其在服装、皮具等方面具有重要应用价值。
1.防水、透气性改善剂：水性聚氨酯可作为纺织品的一种防水和透气性改善剂，可以在织物表面形成高分子薄膜，使织物具有良好的防水和透气性能。
3.柔软剂：水性聚氨酯可作为纺织品的柔软剂，改善织物的手感性，同时增强织物的弹性和耐磨性。
4.色牢度剂：水性聚氨酯可作为纺织品的一种色牢度剂，可以提高染料在织物中的固着性和耐久性，从而提高织物的色牢度和光泽度。
水性聚氨酯综述
纺织印染水性聚氨酯应用发布时间：2011-11-14 | 阅读次数：803 水性聚氨酯不含甲醛，APEO等有害物质，能够减少对环境的污染，也因此广泛应用于纺织印染行业。
水性聚氨酯整理剂分类水性聚氨酯的形态对其流动性、成膜性及加工织物的性能有重要影响。
一般分为3种类型,即水溶型、胶体分散型和乳液型。
由于它们对纤维织物的浸透性和亲和力不同,因此在纺织品染整加工中的用途也有差别,其中以水溶型和乳液型产品较为常用。
另外,水系聚氨酯又有反应型和非反应型之分,虽然它们的共同特点是分子结构中含有异氰酸酯基,但前者是用封闭剂将异氰酸酯基暂时封闭,在纺织品整理时复出,相互交链反应形成三维网状结构而固着在织物表面。
根据乳化系列分类,水性聚氨酯可分为外乳化型和自乳化型。
外乳化型又称为强制乳化型,系将疏水性聚氨酯用外加乳化剂强制乳化而成。
自乳化型又称内乳化型,在制备时不必另加乳化剂,而是采用称为内乳化剂的亲水性单体,赋予聚氨酯若干亲水基团,使其自行乳化而成水性产品。
按固化特性分类,聚氨酯可分为热固性和热塑性;按离子性分类,可分为阴离子、阳离子、非离子和两性型;按低聚物多元醇分类,可分为聚酯型和聚醚型;按异氰酸酯的母体结构,可分为脂肪族和芳香族;按整理功能可分为水性聚氨酯防皱剂、固色剂、胶粘剂、防水透湿涂层剂、仿麂皮整理剂及抗静电剂等。
水性聚氨酯在染整加工中的应用进展染色印花助剂水性聚氨酯可作为涂料轧染、涂料印花及特种印花(主要是透明印花和消光印花)粘合剂。
目前有报导用亚硫酸氢钠作封闭剂的水性热反应型涂料染色粘合剂。
利用水性聚氨酯上的活泼基团可与纤维及染料反应的特性,作为显著改善染色牢度的固色剂(东华大学有研究报道)。
以阳离子型水分散性聚氨酯作为染前处理剂,可改进织物和无纺布的可染性。
功能整理助剂水性聚氨酯无甲醛,成膜又具有较好的弹性,是替代或部分替代氨基树脂的一种较好的无甲醛防皱整理剂。
近年来,出现水溶性热反应型产品,浸轧在棉布上后经烘干、焙烘,可显著提高加工织物的折皱回复角。
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对 于 单 分 散 球 体 ，堆积 系 数 与球 体 大 小 无 关 。 对 于 粒 子 粒
径不为单分散体系 ，粒 径分 布越 宽 ，堆积 系数越 大。按 理 水性聚氨 酯分散体粒 径多为 多分散体 系 ，其 应 该超 过 ０６ 。造成水性聚氨酯分散体堆积 系数远 低于理论值 的因 ．４
的 两 个 样 品 的 分 别是 ０４ ￣０４ ，远 小 于 刚性 等 径 球 体 ．６ Ｄ ．４
１３ 双 电层 相互 排斥 ，粒子 不能 完全接 近 ，粒 子在 流变 学上 Ｉ ｔ 表现 出的有效 粒径 ｄ ｆ 于其 实粒径 ｄ ｅ大 ｔ
‘ 一 ｄｆ ｅｆ ：
的无规堆积 系数０６ 。美 国南密西西 比大学 Ｏａｇ ｅ ． ４ ｔ ｉｂ”等测
分 数 的关 系
ｄＫ ｅ＿ ｆ１ ＝【 毫
其中 Ｋ 为Ｄｂｅ ｅ ｙ￣ ， 仅定 义 为 ：
式 （） ５
实际水性 聚氨酯分散体当分散质体积分数接近Ｏ４ ， ．２ 随 着分散 体分 散质体积 分数 提高分 散体黏 度就会 迅速提 高 。也就是说从流变学测定的水性聚氨酯分散体 的最 大堆
定 他 们 合 成 的水 性 聚 氨 酯 体 系 拟 合 得 到 的 一０４ ， 的 ．３ 有 研 究 者 测 定 的 聚 氨 酯 分 散 体 体 系 拟 合 得 到 的 甚 至 低
到 ０３ 下 ．以
因 此 有 人 Ｉ 次 级 电滞 影 响 因 素 （ｈ ｅ ｏ ｄ ｒ 入 ｔ ｅ ｓ ｃｎ ａｙ
以计算 出粒子等效硬球体粒径为５ ． ｎ 。 ７５ ｍ 通 过次 级 电滞 影响 因素还 可 以计算 水性 聚氨酯 分散
体 粒 子 表 面 的 电位 。根 据 理 论 ，粒 径 为 ｄ 刚性 球 体 产 生 的
次级 电滞影响后的等效粒径为
圈２ 水性 聚氨酯 分散 体０ 剪切 状 态下 黏度 与分 散体粒 子体 积
的数 据每个粒子含有４ ４ 电荷出现较大差异 。Ｄ ｉａ ｉｈ ９个 ａｒｎｅ
包埋在粒子内部 ，这部分离 子是可 以被 电导滴定 ，而流 变
０ａｇ ｅ ｔ １ｂ 等将测 定的聚 氨酯分散体 黏度 与剪切速率 的
如表１ 结果。
表 １ 实验 测定 的水 性聚 氨酯 分散 体流 变学 特征 参数
算获得ｄ ｇ ０４ｎ ，表面 电位 ￣ ９ ２ｍ 。通过粒子表 面 ＃ ３ ． ｍ Ｊ ２ Ｖ
时的黏度 ， 为临界剪切速率 ，在此 剪切速率 时流体黏度
电位还可 以计算单个粒子表面的 电荷数 ，他们 的计算结 果 为剪 切速率为０ 时的一半 ， 为材料常数 ，其数值决定 与
是每 个粒子表面含 有２ ０ 电荷 ，这与通过 电导滴定 获得 材料 的本性 。 ０个
ｅｅｔｏ ｉｃｕ ｆｅ ｔ校 正 堆 积 系 数 ｌｃ ｒｖｓｏ ｓｅｆ ｃ）
‰ ４ ） 。
、
其中 ， 为实验获得 的最 大有 效堆积系数 ，ｄ 为粒 子等效硬球体粒 子粒径 ，ｄ 为粒 子实际粒径 。假如数据 拟
合 得到 的 实际 堆 积 系 数 为 ０４ ，粒 子 实 际 粒 径 为 ５ ｍ ．２ ０ｎ ，可
切 速 率 下 水 性 聚 氨 酯 分 散 体 可 能 出现 不 同黏 度 。 水 性 聚 氦
…
Ｐ） Ｕ
￣＃ ／ Ｐ ａ
ｒ ｄ ａ
４ ４
４ ２
４ ６
９９
．
７８ ３
．
１
０＿ｌ Ｏ
．
０ ４
０ ７ ０．４ ７ ０． ４４
０４ ９
６７ ７
酯 与其他分散体相似 ，根据固含量不同可以呈现 出牛顿流 体和假 塑性流体 。 ｌ。 Ｏ １５ ０ ｌ４ ｏ
为 粒 子 表 面 电位 。 伊 利 诺 斯 大 学 Ｄ ｉａ ｉｈ ａｒｎｅ 等 测 定 种 水 性 聚 氨 酯 分 散
１ ４
豳
体样品 ，其粒径为２ ｍ， ８ｎ ， 为０５ ，通过 以上公式计 ．０
Ｃａ ｇｍ ｈ ｌｙ ｏ ｓｅ ｎｏ ｃ ｏｇ
其中 ＇ ７ 为剪切速 率为 时的黏度 ， 叩为 剪切 速率为Ｏ 。
素 是 水 性 聚 氨 酯 分 散 体 粒 子 的 相 互 作 用 和 流 体 力 学 造 成
的粒子之 间相互作 用。 水性 聚 氨酯分散 体粒 子双 电层相 互排 斥使 得粒 子不 能完全靠近 ，பைடு நூலகம்质上是 增加了粒 子在 流变学意义上的有效
直径和体积。
ｍ Ｋ ｉｇ ｒ Ｄ ｕ ｈ ｎ 公式 作 图可 以获得 分散体 黏 度与 分散 ｌ ｒ ｅ— ０ ｇ ｅ ｙ ｅ
ｅ
ｅ
体粒 子体 积分 数 的关 系
ｅ ｅ
对 于 常 规 水 性 聚 氨 酯 分 散 体 的 黏 度 与 分 散 体 分 散 质
体积分数的关系研究有少量报道 ，比如氰特表 面特殊 品公 司Ｍ ｃｅ等测定两种 自己合成 的羧 酸型水性 聚氨酯分散体 ｉｈ ｌ Ｏ 切状态 下黏度与 分散体分 散质体积 分数的关 系 得到 剪 图２ 数据 ，将图２ 数据拟合￣ Ｋ ｉｇ ｒ Ｄ ｕ ｈ ｒｙ ｍ ｒｅ ｅ— ｏｇ ｅ ｔ ￣式 ， ｊ 获得
积 系数 仅 有 ０４～０５ 按 照 球 体 堆 积 理 论 ，最 大 堆 积 系 数 ． ．。 与 球 体 的直 径 分 布有 关 ，单分 散球 体 的 堆积 系 数 为 Ｏ６ ， ． ４
ｓ ｏｌ ｘ Ｙｄ ｌ ０ｌ ｃ ｄ ｋｅ ｐ ｌ Ｙ
— — — － 一
ｅ。 为真空 电容 率 ， ｅ为 分散体介 质相对 电容 率 ，
等 认为这 些水性 聚氯 酯分散体 粒 子 中有一 部分离 子是 被 数据 ， 用ｃ ｏｓ 采 ｒｓ方程经过 非线性拟合技术进行拟合 ，获得
学方法测定的是真实的粒子表面 电荷数。
１２ 水性 聚氨 酯分 散体 黏度 与剪 速率 系 ．
１ １ 到的黏度是在Ｏ ．提 剪切状态下的黏度 ，在不同的剪
∽ ｌ Ｏ
１ ０
４ ０
０ １ ． ３６