水性聚氨酯研究进展
丙烯酸酯改性水性聚氨酯的研究进展
丙烯酸酯改性水性聚氨酯的研究进展丙烯酸酯改性水性聚氨酯（Waterborne Polyurethane Modified with Acrylic Acid Ester）在近几年中引起了广泛的关注。
它具有优异的性能和广泛的应用领域，是一种有潜力的高性能材料。
本文将对丙烯酸酯改性水性聚氨酯的研究进展进行综述，从合成方法、性能调控以及应用领域三个方面进行阐述。
一、合成方法丙烯酸酯改性水性聚氨酯的合成方法主要有两种：乳化聚合法和分散聚合法。
乳化聚合法是通过将水溶性聚氨酯与丙烯酸酯在乳化剂存在下进行共聚反应得到。
此方法具有简单、操作方便、反应温度低等优点，合成的产品分散性好、性能稳定。
而分散聚合法则是通过将聚氨酯与丙烯酸酯分散在共溶剂中共同聚合得到。
此方法可控性好，可以通过改变反应条件来调控产品性能。
二、性能调控丙烯酸酯改性水性聚氨酯的性能可以通过改变聚氨酯段的结构以及调整丙烯酸酯的添加量来进行调控。
聚氨酯段的结构对材料的力学性能、热稳定性和抗水性能有着重要影响。
起硬段物中低分子量杂链段的引入可以改善力学性能，增强材料的耐磨性和拉伸强度。
而丙烯酸酯的添加可以改善水性聚氨酯的柔软性、耐磨性和耐化学性能。
此外，可以通过调整反应条件和配比来控制水性聚氨酯的粒径大小，进而调控粒子分散性和粘度。
三、应用领域丙烯酸酯改性水性聚氨酯在涂料、胶黏剂和封堵剂等领域具有重要的应用价值。
在涂料领域，丙烯酸酯改性水性聚氨酯可以用于喷涂涂料、木器涂料和工业涂料等。
它具有优异的附着力、硬度和耐候性，且不含有机溶剂，对环境友好。
在胶黏剂领域，丙烯酸酯改性水性聚氨酯可用于水性胶黏剂、纸张粘合剂和电子封装材料等。
它具有良好的粘接性能、拉伸强度和抗黏性，可满足不同应用场景的需求。
在封堵剂领域，丙烯酸酯改性水性聚氨酯可用于混凝土修补、管道封堵和地下工程封堵等。
它具有优异的粘接性能、流变性能和耐水性能，可在复杂的工程环境下有效封堵。
综上所述，丙烯酸酯改性水性聚氨酯在合成方法、性能调控和应用领域等方面取得了一定的研究进展。
水性聚氨酯胶粘剂国内研究进展
水性聚氨酯胶粘剂国内研究进展水性聚氨酯胶粘剂是近年来在胶粘剂领域中备受关注的一种新型材料，其具有环保、优良的性能和广泛的应用前景，因此受到了国内研究者的广泛关注和研究。
本文将对水性聚氨酯胶粘剂国内研究进展进行综述，以期为相关研究提供参考和指导。
一、水性聚氨酯胶粘剂的基本性能水性聚氨酯胶粘剂是一种以水为分散介质的聚氨酯胶粘剂，其具有以下基本性能：1. 环保性：水性聚氨酯胶粘剂不含有机溶剂，不产生挥发性有机化合物（VOCs），符合环保要求，适合现代环保意识的需求。
2. 耐候性好：水性聚氨酯胶粘剂在各种恶劣环境下的耐候性能好，具有优异的耐水性、耐油性和耐化学品腐蚀性，因此适用于一些特殊场合的使用。
3. 粘接性能优良：水性聚氨酯胶粘剂具有优异的粘接性能，不仅可以粘接多种基材，而且在低温、高湿等条件下仍能保持较好的粘接性能。
4. 施工性好：水性聚氨酯胶粘剂在施工过程中不含有毒有害物质，不产生刺激性气味，施工方便、安全。
5. 广泛的应用前景：水性聚氨酯胶粘剂可广泛应用于纺织品、皮革、木材、金属、塑料、橡胶、玻璃、陶瓷等材料的粘接，具有广阔的市场前景。
1. 水性聚氨酯胶粘剂的合成方法水性聚氨酯胶粘剂的合成方法是该领域的关键研究方向之一。
国内研究者通过改进聚氨酯的合成工艺和改良配方，逐渐实现了水性聚氨酯胶粘剂的高效合成。
研究者采用预聚体法合成了具有优异性能的水性聚氨酯胶粘剂，提高了产品的性能指标和降低了成本。
2. 水性聚氨酯胶粘剂的性能改进水性聚氨酯胶粘剂的性能改进是国内研究的重点之一。
研究者通过改变水性聚氨酯的结构和分子量、添加特定的助剂等手段，提高了水性聚氨酯胶粘剂的粘接强度、耐水性、耐热性等性能，使其更加适合各种特定的应用场合。
3. 水性聚氨酯胶粘剂的应用研究水性聚氨酯胶粘剂的应用研究是国内研究的重要方向之一。
研究者针对不同的应用领域，如纺织品、皮革、木材、金属、塑料等材料的粘接需求，进行了一系列的应用研究。
磺酸盐型水性聚氨酯的研究进展
磺酸盐型水性聚氨酯的研究进展首先，磺酸盐型水性聚氨酯的合成方法方面，研究人员借鉴了传统的聚氨酯合成方法，在原料选择、反应条件控制等方面进行了调整和优化。
采用酸化反应、缩聚反应等工艺，通过控制反应条件，成功合成了一系列磺化度不同的水性聚氨酯。
研究表明，磺化度的增加可以显著改善聚氨酯的溶解性和光敏性能，提高其在水中的分散性和相容性。
其次，磺酸盐型水性聚氨酯的性能调控方面，研究人员通过改变聚氨酯的配比、反应时间、反应温度等参数来调控其分子结构和性能。
磺酸盐型水性聚氨酯具有优异的机械性能、热稳定性和耐化学性能，在应用中表现出较好的性能，但也存在一定的缺陷。
研究人员通过调控合成条件和添加功能化单体等方法，成功改善了其柔韧性、耐溶剂性和耐高温性能，使其在更广泛的领域得到应用。
再次，磺酸盐型水性聚氨酯应用领域方面，研究人员通过对其性能的研究，发现其具有优异的表面活性性能和胶凝性能，在涂料、粘合剂、印刷油墨等领域具有广泛的应用前景。
研究人员还通过改变聚氨酯的结构和添加功能化单体等方法，成功将其应用于医学材料、电子材料、纺织材料等领域，展示了广阔的应用前景。
最后，磺酸盐型水性聚氨酯的未来发展方向。
尽管磺酸盐型水性聚氨酯在各个领域都有着良好的应用前景，但其在性能和应用方面仍然存在一定的局限性。
因此，今后的研究工作应集中在以下几个方面：一是进一步完善磺酸盐型水性聚氨酯的合成方法，提高其合成效率和产率；二是增强其性能调控能力，提高其力学性能、热稳定性等方面的优异性能；三是拓宽其应用领域，进一步改善其在医学材料、电子材料等领域的应用效果，推动其产业化进程。
总之，磺酸盐型水性聚氨酯作为一种新型的水溶性聚合物，具有广泛的应用前景。
在其研究中，通过合成方法的优化，性能调控的改善以及应用领域的拓宽等方面取得了显著的进展。
然而，还存在一些亟待解决的问题，需要进一步深入研究与探索。
相信在不久的将来，磺酸盐型水性聚氨酯将在各个领域发挥更为重要的作用。
水性聚氨酯胶粘剂国内研究进展
水性聚氨酯胶粘剂国内研究进展水性聚氨酯胶粘剂是一种环保型、无毒、无味、无挥发有机物的新型胶粘剂，随着人们对环境保护意识的不断提高和对产品质量要求的不断提升，水性聚氨酯胶粘剂得到了广泛的应用。
本文将对水性聚氨酯胶粘剂国内研究进展进行分析与总结，以期能够更好地推动该领域的发展。
一、水性聚氨酯胶粘剂的概述水性聚氨酯胶粘剂是以聚氨酯为主要基料，与水为溶剂，再加入一定的添加剂制成的一种新型环保型粘接材料。
与传统的有机溶剂型聚氨酯胶粘剂相比，水性聚氨酯胶粘剂具有不易燃、成本低、环保性好等优点，已广泛应用于汽车、家具、包装、建筑等领域。
二、水性聚氨酯胶粘剂的国内研究现状1. 水性聚氨酯胶粘剂的材料研究在水性聚氨酯胶粘剂的研究中，材料的选择是一个至关重要的环节。
国内研究者通过优化聚氨酯树脂的种类和结构，改进交联剂的配方，提高了水性聚氨酯胶粘剂的性能，使其具有更好的粘接性和机械性能。
2. 水性聚氨酯胶粘剂的生产工艺研究水性聚氨酯胶粘剂的生产工艺对产品质量具有重要影响。
国内研究者通过改良反应条件和生产工艺，优化了水性聚氨酯胶粘剂的生产工艺，提高了产品的稳定性和性能。
4. 水性聚氨酯胶粘剂的应用研究水性聚氨酯胶粘剂的应用研究是国内研究的一个重要方向。
国内研究者通过开发新的应用领域和优化应用工艺，推动了水性聚氨酯胶粘剂在汽车、家具、包装、建筑等领域的应用。
三、水性聚氨酯胶粘剂国内研究的发展趋势1. 环保性更高随着环保意识的提高，水性聚氨酯胶粘剂的研究将更加注重其环保性能，包括减少挥发有机物（VOC）排放、降低对环境的影响等方面。
2. 功能性更好水性聚氨酯胶粘剂的功能性将成为其研究的重点方向，包括提高粘接强度、耐高温性能、耐候性能等方面，以满足不同领域的需求。
3. 多样化应用水性聚氨酯胶粘剂将会在国内更多的领域得到应用，包括电子、航空航天、轨道交通等高新技术领域。
4. 自主创新能力水性聚氨酯胶粘剂国内研究将更加注重自主创新，提高自主研发能力，加强自主品牌建设，推动中国水性聚氨酯胶粘剂产业的发展。
水性聚氨酯研究报告
水性聚氨酯研究报告引言水性聚氨酯（waterborne polyurethane，简称WPU）是一类具有良好环保性能的高分子材料，在涂料、胶黏剂、弹性体等领域具有广泛的应用。
本报告旨在介绍水性聚氨酯的研究进展、制备方法、特性以及应用前景，促进对水性聚氨酯的进一步研究和开发。
1. 水性聚氨酯的制备方法水性聚氨酯的制备方法主要包括亲水基团引入法、无溶剂法和乳液聚合法等。
其中，乳液聚合法是目前较为常用的方法，具体流程如下： 1. 选择合适的聚醚多元醇和二元异氰酸酯作为主要原料。
2. 在适当的温度和条件下，将聚醚多元醇和二元异氰酸酯进行预聚合反应，形成醇胺预聚体。
3. 将醇胺预聚体与水相稳定体系（包括乳化剂和乳化助剂）进行乳化，得到水性聚氨酯乳液。
4. 进行乳液的脱溶剂化，其中常用的方法有真空蒸馏法、半透膜脱溶法等。
2. 水性聚氨酯的特性水性聚氨酯具有以下几个显著特性： - 环保性：相对于传统的溶剂型聚氨酯，水性聚氨酯具有低挥发性，减少了有机溶剂的使用，符合环保要求。
- 优异的物理性能：水性聚氨酯具有良好的柔韧性、强度和耐候性等物理性能。
- 良好的附着力：水性聚氨酯能够与不同类型的基材形成牢固的结合，提供优异的附着力。
- 调控性能：水性聚氨酯可以通过调整主链结构、交联机理和配方等方式，实现对其性能的调控。
3. 水性聚氨酯在涂料领域的应用水性聚氨酯在涂料领域具有广泛的应用前景，主要体现在以下几个方面： 1. 家具涂料：水性聚氨酯具有优良的耐刮擦性、耐磨损性和耐化学药品腐蚀性，适用于家具表面的涂装。
2. 木器涂料：水性聚氨酯可用于室内外木器的装饰和保护，具有优异的抗紫外线性能和耐候性能。
3. 金属涂料：水性聚氨酯具有优异的耐蚀性和防锈性能，适用于金属表面的防腐涂料。
4. 汽车涂料：水性聚氨酯可以作为汽车涂料的基材，具有良好的附着力、耐候性和耐化学腐蚀性。
4. 水性聚氨酯在胶黏剂领域的应用水性聚氨酯在胶黏剂领域也具有广泛的应用前景，如下所示： 1. 木工胶：水性聚氨酯胶黏剂用于木工胶可以提供优良的粘接强度和耐候性。
水性聚氨酯技术的国内外最新研究进展
２）先合成含亲水基团的聚氨酯预聚体，再外加乳化剂或自乳化将其分散于水中并以此为种子 乳液，然后滴加引发剂和丙烯酸酯单体来进行乳液聚合，合成具有核一壳结构的ＰＵＡ复合乳液。 ３）两种乳液以分子线度互相渗透，然后进行反应，形成高分子互穿网络的ＰＵＡ复合乳液。这些 方法巧妙地提高了ＰＵ和ＰＡ的相容性。 ４）合成带ｃ＝Ｃ双键的不饱和氨基甲酸酯单体，然后将该大单体和其他丙烯酸酯单体进行乳
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图１制备过程
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Ｄ．Ａｔｈａｗａｌｅ［１３］分别采用冷拼法和半连续乳液聚合法制备了聚丙烯酸酯改性水性聚氨酯杂
化乳液。研究发现采用半连续乳液聚合法制备的杂化乳液耐化学品性能和机械性能均较冷拼法所 得的共混乳液提高，且当丙烯酸酯和聚氨酯之间的比例大约为５０：５０时，对水性聚氨酯性能提高的 促进效果最佳。
１聚丙烯酸酯改性水・性聚氨酯
聚丙烯酸酯（ＰＡ）树脂具有优异的耐光性、耐候性，受紫外光照射不易黄变，耐酸、碱、盐腐蚀，柔 韧性高和对颜料极佳的润湿性。同时由于其低廉的价格和优异的性能，其在涂料工业中的地位是毋 庸置疑的。用聚丙烯酸酯改性水性聚氨酯（ＰＵＡ）可将聚氨酯较高的拉伸强度和抗冲强度、优异的耐 磨性与聚丙烯酸酯树脂良好的附着力、耐候性有机结合，是制备高固含、低成本水性树脂的好办法， 这种方法在提高水性聚氨酯树脂性能的同时又降低了成本，从而开拓了市场。国外已经在很多领域 有了广泛的应用，国内起步相对较晚。聚丙烯酸酯与水性聚氨酯共聚物薄膜的强度、断裂伸长率及耐 溶剂性均比共混物优越，因为共混只是两种树脂的机械混合，而共聚则改变了树脂的内部结构。 １．１聚丙烯酸酯改性水性聚氨酯的方法 丙烯酸酯改性水性聚氨酯的方法很多，共聚乳液的制备方法主要有以下几种： １）ＰＵ乳液和ＰＡ乳液共混，外加交联剂，形成聚氨酯一聚丙烯酸酯共混复合乳液；成膜时，聚氨 酯乳液跟聚丙烯酸酯乳液通过交联剂结合起来。这种复合乳液兼具两种纯乳液的性能，且通常介于
水性聚氨酯研究进展
技术进展 Technology Progre ss水性聚氨酯研究进展 颜 俊 涂伟萍 杨卓如 陈焕钦(华南理工大学化工学院,广州,510640)提 要 介绍了国内外水性聚氨酯研究的进展。
关键词 水性聚氨酯,粘合剂,涂料 聚氨酯即聚氨基甲酸酯(PU),它是分子结构中含有重复的氨基甲酸酯基(—NHC OO—)的高分子聚合物的总称。
自从1937年德国Bayer教授首次合成聚氨酯以来,聚氨酯以其软硬度可调节范围广、耐低温、柔韧性好、附着力强等优点逐渐被人们所认识。
因而,基于聚氨酯弹性体的发泡材料、涂料、胶粘剂用途越来越广。
聚氨酯的发展大致可分为两个阶段。
第一阶段主要以溶剂型聚氨酯为主;第二阶段是水性聚氨酯迅速发展的阶段。
水性聚氨酯迅速发展的原因是多方面的。
首先,有机溶剂易燃易爆,挥发性大,气味大,甚至有毒有害。
所以,从安全角度,从减少大气污染和保护人民身体健康角度看,水性涂料的发展是必然的。
从成本和资源角度看,也应该发展水性涂料替代溶剂型涂料。
1 国外水性聚氨酯的发展方向早期的水性聚氨酯是单组分、线性的,在涂膜干燥后亲水性基团不减少,干燥形成的涂膜遇水易溶胀,耐溶剂性和耐热性也不好,降低了其使用性能。
为了提高水性聚氨酯涂膜的耐水性、耐热性,各国研究人员进行了大量的研究工作。
1.1 双组分水性聚氨酯20世纪90年代开发了双组分水性聚氨酯。
制备双组分水性聚氨酯有几种方法。
其一是利用含羧基和羟基的丙烯酸酯聚合物制取双组分水性聚氨酯[1]。
但是,含羧基和羟基的丙烯酸酯聚合物的制备价格昂贵。
其二是用亲水的聚醚与多异氰酸酯发生部分反应制取亲水性好的多异氰酸酯组分以加强甲、乙组分的相容性[2～4]。
但是,用亲水的聚醚改性多异氰酸酯增加了成本,而且亲水聚醚会引入涂膜耐水性变差的问题。
当然也可用高速剪切混合来加强两组分的相容性,但是能耗和设备费却增加了。
美国ARC O化学技术公司开发了一种新技术并于1999年9月获得专利[5],新技术的核心是使用含重复的烯丙基醇或烷氧化烯丙基醇的水分散聚合物。
水性聚氨酯涂料技术研究进展
水性聚氨酯涂料技术研究进展水性聚氨酯涂料是一种环境友好型涂料，具有优异的性能和广泛的应用前景。
随着人们环保意识的不断提高，水性聚氨酯涂料的研究和应用愈加受到。
本文将综述水性聚氨酯涂料的背景、研究现状、研究方法、研究结果、结论与展望以及水性聚氨酯防腐涂料的发展历程可以追溯到20世纪90年代初，当时人们开始环保和健康，推动了水性涂料的研究和开发。
随着技术的不断发展，水性聚氨酯防腐涂料的应用范围越来越广泛，涉及到石油、化工、冶金、汽车、船舶、桥梁等领域。
目前，国内外对于水性聚氨酯防腐涂料的研究主要集中在配方设计、工艺流程、原料选择、质量控制等方面。
在配方设计方面，水性聚氨酯防腐涂料的成膜物质以聚氨酯为主，同时还需要加入各种功能助剂和填料，以改善涂料的性能。
在工艺流程方面，水性聚氨酯防腐涂料的制备主要涉及混合、搅拌、研磨、过滤等步骤。
在原料选择方面，需要选择低毒性、高性能的原料，以确保涂料的安全性和稳定性。
在质量控制方面，需要对涂料的成分、性能和稳定性进行严格把控，确保产品的质量。
目前，水性聚氨酯防腐涂料已经取得了显著的研究成果。
涂层的防腐性能、物理机械性能、耐化学试剂性能等指标均得到了显著提升。
水性聚氨酯防腐涂料还具有很好的耐磨性、耐候性和抗紫外线性能，可以在各种恶劣环境下使用。
展望未来，水性聚氨酯防腐涂料在工业防腐、海洋防腐、交通防腐等领域的应用前景十分广阔。
在工业防腐方面，水性聚氨酯防腐涂料可以应用于石油、化工、冶金等行业的设备防腐，提高设备的耐久性和安全性。
在海洋防腐方面，水性聚氨酯防腐涂料可以应用于船舶、码头、海上平台等设施的防腐蚀保护，提高海洋工程的安全性和可靠性。
在交通防腐方面，水性聚氨酯防腐涂料可以应用于汽车、火车、飞机等交通工具的防腐保护，提高交通工具的使用寿命和安全性。
水性聚氨酯防腐涂料的研究和应用进展顺利，已经得到了广泛应用。
未来，随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展，水性聚氨酯防腐涂料将会发挥更大的作用，为人类的生产和生活带来更多的便利和安全。
水性聚氨酯的发展沿革以及合成革用水性聚氨酯的研发现状
水性聚氨酯的发展沿革以及合成革用水性聚氨酯的研发现状一、水性聚氨酯的发展沿革在20世纪80年代，随着合成技术的进步和材料科学的发展，水性聚氨酯的制备工艺得到了进一步改进，其性能和稳定性有了显著提高。
这使得水性聚氨酯可以广泛用于合成革的制造过程中。
同时，随着对环境保护要求的提高，传统溶剂型聚氨酯逐渐受到限制和替代，水性聚氨酯凭借其低挥发性、环保性和可持续发展性等优势日益受到关注和推崇。
合成革用水性聚氨酯的研发一直处于不断探索和改进的过程中。
在过去几十年里，研发者们努力寻找新的合成技术和改良方案，以进一步提高水性聚氨酯材料在合成革中的性能和应用范围。
首先，研发者们致力于改进水性聚氨酯的合成方法，以提高其合成效率和产品质量。
采用乳液聚合法制备水性聚氨酯是目前最为常用的合成方法。
此外，还有均相聚合法、原位乳化法和溶液聚合法等方法。
这些方法的发展使得水性聚氨酯的生产更加灵活和高效。
其次，在改进合成方法的基础上，研发者们还努力提高水性聚氨酯的性能。
通过调整反应条件、改变原材料比例和结构，可以改变水性聚氨酯的硬度、柔软度、耐磨性和耐化学物质侵蚀性等性能。
同时，还通过添加助剂和改变材料配方等方式，进一步改善合成革的质量和使用性能。
此外，在新材料和新技术的引入下，世界各国的研发人员对水性聚氨酯的应用进行了深入研究。
如采用纳米技术改善水性聚氨酯的界面性能和分散性；利用生物基材料替代传统原材料，以提高水性聚氨酯的可持续发展性；借助模拟和计算模型，对水性聚氨酯的性能进行设计和预测等。
这些研究成果为水性聚氨酯的应用提供了新的思路和方法。
总结起来，水性聚氨酯的发展沿革和合成革用水性聚氨酯的研发现状经历了多个阶段的探索和改进。
通过不断的研发和创新，水性聚氨酯在合成革制造中的应用已经取得了显著的进展，并且有望在未来进一步扩大应用范围，以满足人们对绿色环保材料的需求。
浅析水性聚氨酯涂料研究进展论文[优秀范文5篇]
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浅析水性聚氨酯涂料研究进展论文[优秀范文5篇]第一篇：浅析水性聚氨酯涂料研究进展论文随着人们环保、能源意识的增强,特别是各国环保法规对涂料体系中有机挥发物(VOC)含量的严格限制, 促进了水性涂料为代表的低污染型涂料的发展。
水性涂料是以水为分散介质的一类涂料,具有不燃、无毒、不污染环境、节省能源和资源等优点。
水性聚氨酯涂料将聚氨酯涂膜的硬度高、附着力强、耐磨蚀、耐溶剂性好等优点与水性涂料的低VO C含量相结合,且聚氨酯聚合物具有裁剪性,采用分子设计原理,结合新的合成和交联技术,能有效控制涂膜聚合物的组成和结构,使水性聚氨酯涂膜性能相当于甚至优于传统溶剂型涂料,成为发展最快的涂料品种之一。
聚氨酯水分散体涂料1.1 水性聚氨酯分散体的合成聚氨酯(PU)水分散体的制备多采用聚合物自乳化法,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。
根据扩链反应不同,自乳化法可分为: 丙酮法、熔融分散法、预聚体分散法和酮亚胺法等,其中丙酮法和预聚体分散法较为成熟。
丙酮法的扩链反应在均相体系中进行, 易于控制,重复性好,乳液质量高,适应性强。
但需回收丙酮溶剂,生产效率低、能耗大。
预聚体分散法的扩链反应在非均相体系中进行,无需使用大量的有机溶剂,可制备有支化度的聚氨酯乳液。
近年来聚氨酯水分散体的研究热点有:(1)以脂肪族异氰酸酯单体为原料,采用预聚物混合工艺,研究软段多元醇的分子量、亲水离子含量和聚氨酯预聚物分子量等对聚氨酯分散体的粒子结构、形态、稳定性和涂膜物理力学性能等的影响,在宏观物性上探讨聚氨酯水分散体的结构与性能的关系,在产品开发与应用方面作了大量工作;(2)系统研究扩链剂种类、扩链工艺、中和度、介质介电常数等对分散体形态和结构影响,研究分散体的流体力学行为,并采用热分析技术,研究分散体涂膜的降解动力学;(3)相继出现了采用软段离子化和离子化扩链剂等合成分散体的新方法,如魏欣[4 ]等采用含叔胺基聚醚合成系列聚氨酯离聚物, Wei等采用离子化的聚氧乙烯化胺(N PEO)制备以N PEO为内乳化剂的聚氨酯水分散体。
高性能水性聚氨酯涂料研究进展
高性能水性聚氨酯涂料研究进展摘要：随着环保法规日益严格，水性聚氨酯涂料的应用越来越广，高性能水性聚氨酯涂料成为研究热点。
本文综述了目前高性能水性聚氨酯涂料的主要研究方向，并对高性能水性聚氨酯涂料未来的应用前景进行了展望。
关键词：高性能；水性聚氨酯涂料一、引言聚氨酯涂料是指以聚氨酯树脂作为主要成膜物质，在配以颜料、溶剂、催化剂、及其它辅助材料等所组成的涂料。
聚氨酯涂料具有较强的耐磨性、优良的附着力、优良的耐油、耐酸碱、耐水以及耐化学药品等耐腐蚀性能，因而广泛地应用于车辆、船舶、航空、电子、建筑、桥梁、机床、木器及室内装潢等领域的装饰和保护中。
聚氨酯涂料种类繁多，其中按分散介质或其形态分为溶剂型、无溶剂型、高固体性、水分散型、粉末涂料型等。
近年来，随着人们环保理念的增强和环保法规的日益严格，聚氨酯涂料市场也以绿色环保为发展方向，各种环保型涂料被相继开发并广泛应用。
到2025年，涂料行业总产量预计增长到3000万吨左右，其中环境友好型涂料品种将占涂料总产量的70%。
环保聚氨酯涂料中，水性聚氨酯涂料是是目前综合性能最好的防水涂料之一，具有成膜性好、延伸率大、粘结力强、耐油耐酸碱化学品和装饰性好等优良性能。
但是，水性聚氨酯涂料在成本、耐水性、与基材润湿性、施工与应用性能方面也存在许多缺点。
随着生活生产中对水性聚氨酯(WPU)涂料性能方面要求的提高，寻求高性能的水性聚氨酯涂料越来越受到广泛关注。
本文综述了目前高性能水性聚氨酯涂料的主要研究方向，并对未来的应用前景进行了展望。
二、高性能水性聚氨酯涂料研究进展目前，高性能水性聚氨酯涂料的研究主要集中在以下两个方向。
一是利用聚氨酯分子的可设计性，在聚氨酯链上引入特殊功能的分子结构，如含氟、含硅聚合物链，使涂膜具有更多的功能性，如优异的表面性能、耐高温性、耐水性和耐候性等；二是引入各种纳米粒子，增强复合涂料的性能。
具体研究情况如下。
2.1.1 有机硅改性水性聚氨酯涂料有机硅材料具有耐高低温、耐气候老化、耐臭氧、电绝缘、耐燃、无毒、无腐蚀和生理惰性等优异性能，因而是聚氨酯改性产品的理想材料。
水性聚氨酯的研究进展20100103
水性聚氨酯地制备方法水性聚氨酯地合成方法有外乳化法和自乳化法种.外乳化法这是最早制备水性聚氨酯地方法.在适当分子量地聚氨酯预聚体或其溶液中，加入乳化剂，经强剪切力作用分散于水介质中并用二元胺扩链，即可制得聚氨酯乳液或分散液.外乳化法制备水性聚氨酯存在一些缺点：()分散液粒径较大且分布宽，贮存稳定性差，乳化剂地加入对成膜后胶膜地耐水性、强韧性和粘接性有很大地影响；()乳化剂用量大；()反应时间长.因此，目前已基本不用此方法.个人收集整理勿做商业用途自乳化法自乳化法是在制备聚氨酯分散液地过程中引入亲水性成分，不需添加乳化剂.由于聚氨酯分子中含有亲水性地成分，所以在乳化阶段无需强力搅拌而自身分散形成乳液.该方法制成地分散液粒径较小，分布窄，成膜后胶膜地力学和其它应用性能优良.个人收集整理勿做商业用途在自乳化法地各方法中，其共同特点是首先制备分子量中等、端基为一地聚氨酯预聚体，不同点在于扩链过程.根据扩链反应地不同，自乳化法又可分为丙酮法、预聚体混合法、熔融分散缩聚法和酮亚胺酮联氮法等.个人收集整理勿做商业用途3.2.1丙酮法将端异氰酸酯聚氨酯预聚体在溶剂中与含有亲水性基团地扩链剂反应，形成高相对分子质量地离聚体.所用溶剂必须是低沸点且能与水共溶，常用丙酮，故名丙酮法.此法地优点是丙酮地沸点低，与水互溶，整个体系均匀，操作方便，反应后易蒸除.由于使用了丙酮，降低黏度地同时也降低了浓度，有利于在乳化之前制得高相对分子质量地预聚体，所得分散液地膜性能较好.缺点是反应过程耗用大量溶剂，工艺复杂，成本高，效率低，安全性差，不利于工业化生产.个人收集整理勿做商业用途3.2.2预聚体混合法含端基地预聚体，当分子量不太高、黏度较小时，可不加或加少量地溶剂，直接用亲水性单体将其部分扩链.分散过程需在低温下进行，以降低与水地反应活性，然后再用反应活性高地二胺和三胺在水中进行扩链，生成高分子量地水性聚脲聚氨酯.此方法中，预聚体地黏度控制十分重要，否则分散将很困难.为降低反应物黏度且便于分散在水中，可向反应体系中加入少量溶剂，反应后根据情况可不用蒸除溶剂.该方法避免了大量使用有机溶剂，工艺简单，便于工业化连续生产，但扩链在多相体系中，控制比较难.个人收集整理勿做商业用途3.2.3熔融分散缩聚法这是一种无溶剂制备水性聚氨酯地方法.首先合成带有亲水性离子基团和端基含有地聚氨酯预聚体，然后把该预聚体与尿素或氨进行加聚反应，生成聚氨酯双缩二脲或含离子基团地端脲基低聚物，最后把低聚物在熔融状态下与甲醛水溶液发生缩聚反应和羟甲基化反应，形成含羟基地聚氨酯双缩二脲，用水稀释后即可得到稳定地水性聚氨酯分散液.该方法具有反应过程中不需要有机溶液，工艺简单易于控制，配方可变性大，不需要特殊设备等优点，因此具有广阔地发展前景.个人收集整理勿做商业用途3.2.4酮亚胺硼联氮法酮亚胺硼联氮法与预聚体法类似，不同之处在于扩链阶段，用酮亚胺或酮联氮代替二元伯胺进行水相扩链.酮亚胺或酮联氮遇水反应释放出二胺或肼，然后对预聚体进行扩链.由于释放反应地制约，扩链反应能够平衡地进行，得到性能良好地水性聚氨酯脲分散液.个人收集整理勿做商业用途3.2.5保护端基乳化法此法是在乳化前先用酚类、甲乙酮亚胺、吡咯烷酮、亚硫酸氢钠等封闭剂把预聚体地端基团保护起来，制成一种部分封闭式地聚氨酯预聚体，使其失去活性，再加入扩链剂和交联剂共乳化制成乳液.应用时，加热可使预聚体端基团解封，与扩链剂、交联剂反应，形成网络状结构地聚氨酯胶膜.该方法工艺要求高，乳液稳定性差.封闭剂地选择有一定地要求，那就是解封温度要低.个人收集整理勿做商业用途水性聚氨酯地改性单一水性聚氨酯在其应用上存在固含量低、自增稠性差、硬度低、成膜光泽低、成膜时间长、耐水性差等缺陷，因此需要提高水性聚氨酯地综合性能，以达到应有地需要.提高综合性能地办法就是对其进行改性.近年来，改性研究已成为热点.改性途径大致可分为类：()改进单体和合成工艺；()添加助剂；()实施交联；()优化复合.其中优化复合改性最引人注目.个人收集整理勿做商业用途水性聚氨酯有机硅复合改性有机硅聚合物具有个最显著地特点就是耐氧化性和低地表面能.利用有机硅对水性聚氨酯进行改性可以综合二者地优异性能，弥补各自地缺陷，使得改性地水性聚氨酯表现出良好地憎水性、表面富集性、低温柔顺性等性能.目前，用于改性水性聚氨酯地有机硅主要有羟基硅氧烷，氨基聚硅氧烷和环氧硅氧烷.改性方法通常有种：一种方法是将含有羟基或胺基地硅氧烷树脂或单体与二异氰酸酯反应，将有机硅氧烷引到水性聚氨酯中，利用硅氧烷地水解缩合交联来改善水性聚氨酯地性能；另一种方法将在环氧硅氧烷作为后交联剂引入到体系中，形成环氧交联改性水性聚氨酯体系，可改善分散体地耐水性和力学性能.个人收集整理勿做商业用途等用聚二羟甲基硅氧烷()、三官能团地聚己内酯和多异氰酸酯，在二月桂酸二丁基锡催化下合成了能自动分成两相地硅氧烷涂料.敲拍式原子力显微镜测试证明当质量分数为时，两相微结构分离明显，和能谱测试表明表面富集硅元素.个人收集整理勿做商业用途刘鸿志等将甲苯二异氰酸酯加入到聚醚二元醇和端羟基有机硅单体地混合物中进行反应，生成端基为地聚氨酯预聚体，之后扩链中和，加水乳化合成了有机硅改性地聚氨酯乳液.所得材料经测试其耐火性、耐热性、耐低温性和力学性能均有提高.个人收集整理勿做商业用途侯孟华等采用了种代表不同结构类型地有机硅改性水性聚氨酯地涂膜与未改性地水性聚氨酯地涂膜进行对比，在力学性能基本保持或略有提高地前提下，具有更好地耐水性和表面疏水性.并且指出了类含氨基地有机硅化合物中，氨丙基三乙氧基烷偶联剂水解后具有最佳地改性效果，其次是侧链氨基硅油和直链氨基硅油.个人收集整理勿做商业用途王武生等用环氧硅氧烷改性水性聚氨酯，使水性聚氨酯中地羧基或羧基季铵盐基团与交联剂中地环氧基及硅氧烷基之间发生水解缩合反应.环氧硅氧烷改性水性聚氨酯所得涂层地耐水、耐有机溶剂性能好，同时具有固化温度低、无毒、使用安全等特点.但环氧硅氧烷对含季胺盐地阳离子型水乳型聚氨酯不起交联作用.个人收集整理勿做商业用途用双羟乙基氧丙基封端地聚硅氧烷或羟乙基封端地聚硅氧烷与异佛尔酮二异氰酸酯()及二羟甲基丙酸反应制得了聚硅氧烷聚氨酯.成膜后膜地抗张力强度高，但弹性稍差，对钢地粘接性好，耐水性和耐溶剂性也较好.个人收集整理勿做商业用途水性聚氨酯环氧树脂改性环氧树脂具有化学和热稳定好、强度高、附着力强和加工性能好地优点，但也存在固化后质脆、耐冲击性能差、容易开裂、柔韧性不足和耐磨性差等缺点.把环氧树脂引入聚氨酯主链中，能够得到性能更加优异地水性聚氨酯.文秀芳等研究环氧树脂改性水性聚氨酯体系地及值()、丁二醇含量、二羟甲基丙酸()含量、环氧树脂地含量、中和度等对分散液和涂膜性能地影响.环氧树旨地加入显著提高了涂膜地耐水性、硬度和拉伸强度，并且得出环氧树脂地加入量为.黄克威等通过自乳化法合成了水性聚氨酯并用环氧树脂对其进行改性.结果表明，随着环氧树脂用量地增加，乳液粘度和涂膜硬度增大，耐水性提高.为了控制粘度，适宜地环氧树脂用量为.个人收集整理勿做商业用途水性聚氨酯丙烯酸酯复合改性丙烯酸树脂具有机械强度高、耐老化、耐光不变黄、耐水性好等优点，但又存在着耐有机溶剂较差、高温易发粘、低温易发脆等缺点.若将聚氨酯与丙烯酸酯复合，必能克服各自缺点，发挥各自优势，涂膜性能得到明显地改善.个人收集整理勿做商业用途丙烯酸酯类化合物对水性聚氨酯地共聚改性是将丙烯酸酯加入聚氨酯乳液中，再通过引发剂进行自由基聚合而制得复合乳液().制备方法主要有以下几种：()聚氨酯乳液和丙烯酸酯乳液共混，外加交联剂进行共聚形成复合乳液；()先合成聚氨酯聚合物乳液，以此为种子乳液再进行丙烯酸酯乳液聚合，形成具有核债结构地复合乳液；()种乳液以分子线度互相渗透，然后进行反应，形成高分子互穿网络地复合乳液；()合成带有双键地不饱和氨基甲酸酯单体，然后将大单体与丙烯酸酯单体进行乳液共聚，得到共聚乳液.个人收集整理勿做商业用途邵鞠美等研究了丙烯酸酯共混改性水性聚氨酯，结果表明，丙烯酸酯地加入提高了涂膜地热稳定性，并指出当丙烯酸酯地质量分数≤时，涂膜具有较好地力学性能.个人收集整理勿做商业用途李延科等在水性聚氨酯乳液中滴加丙烯酸酯单体，种乳液发生共聚反应，制得了性能优良地具有核壳结构地水性聚氨酯和丙烯酸酯共聚乳液.研究表明，随着丙烯酸酯用量地增加，胶膜地玻璃转化温度和拉伸强度都有所增加，耐水性也得到明显地改香.个人收集整理勿做商业用途吕冬等采用本体聚合法合成出一系列阻尼性能良好地聚氨酯僳(甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸丁酯)互穿聚合物网络，通过动态力学分析方法研究了不同合成工艺及配比对该互穿聚合网络()聚合地阻尼性能地影响.个人收集整理勿做商业用途等研究了光引发聚合地线性互穿网络结构乳液.其过程与非交联型聚合过程类似：不同之处在于引入交联剂，使得粒子内部形成了互穿网络结构.个人收集整理勿做商业用途侯青顺等以甲苯二异氰酸酯、聚异丙二醇、丙烯酸、二羟甲基丙酸为主要原料，采用分子设计合成了带有双键地氨基甲酸酯地丙烯酸酯类单体，用此大单体与丙烯酸酯类单体共聚，得到稳定地乳液.乳液地黏度随着聚氨酯大单体含量地增加而增大，胶膜地玻璃化温度则随着聚氨酯大单体含量地增加而下降，热分解温度(±)℃，各种配比地共聚乳液涂膜均为透明膜，具有较好地力学性能.个人收集整理勿做商业用途水性聚氨酯有机氟改性氟具有强地电负性，吸电子能力强，原子核对其核外电子及成键电子云地束缚较强，键地可极化性低，含有键地聚合物分子间地作用力较低，使得含氟聚合物具有较低地表面自由能，具有强地拒水、拒油地特性.因此，将含氟基团引入结构中，既保留了聚氨酯优异地机械性能和两相微结构特征，又赋予材料优异地低表面能、拒水拒油性、润滑性、耐热耐化学品性以及抗沾污性和良好地生物相容性，目前已成为地新兴发展方向.个人收集整理勿做商业用途等合成了与基底硬段具有相同重复单元地氟化氨基甲酸酯低聚物()，在水合前将其与基底混合.射线光电子能谱()和静态接触角都表明铸膜表面富集了大量地.原子力显微镜()显示分散体铸膜地粗糙度在质量分数为时增大了倍，耐水性、耐油性都得到了提高.个人收集整理勿做商业用途等将全氟聚醚二醇引入到水性聚氨酯体系中.他们采用全氟聚醚二醇、异佛尔酮二异氰酸酯()和进行缩聚反应制备出异氰酸酯终端地含氟聚氨酯，以乙二胺为扩链剂，得到主链软段含氟地水性阴离子聚氨酯分散体.研究了全氟聚醚二醇地分子量和(含量对水性含氟聚氨酯性能地影响.研究结果表明聚氨酯软硬段微相分离有效地提高了水性含氟聚氨酯膜地模量，同时随着全氟聚醚二醇分子量地减小或含量地增加，弹性模量随着增加.他们还考察了含氟聚氨酯膜地拒水拒油性能，发现含氟量和含量相对较高地聚氨酯具有最佳地拒油性能，而含量较低时，所得到地膜具有良好地拒水性能，但是其拒油性不好.个人收集整理勿做商业用途谭鸿等将侧链含氟与聚醚型共混以提高聚醚型地生物相容性和生物稳定性，通过、接触角和血小板粘附研究发现，在混合物中极少量地氟元素(质量分数为)就能使材料具有良好地表面结构和良好地血液相性.个人收集整理勿做商业用途水性聚氨酯其它改性除了上述几种改性方法外，文献还报道了另外一些改性方法.张晓镭等研究了有机硅丙烯酸酯聚氨酯三元共聚乳液.罗振扬等研究了水性聚氨酯纳米改性等等.个人收集整理勿做商业用途几点建议()目前市场上水性聚氨酯产品地树脂含量不高，这样不但增加了运输和干燥费用，而且还影响粘接性，因此今后应该设法提高水性聚氨酯地固含量；()随着环境保护要求地提高，应尽量减少有机溶剂地用量，最终达到无溶剂，使得水性聚氨酯变成真正意义地环境友好型材料；()继续加大水性聚氨酯地改性研究，加快功能型水性聚氨酯地研究进程.个人收集整理勿做商业用途。
水性聚氨酯的研究进展
水性聚氨酯的研究进展
有少数科研单位进行高固含量水性聚 氨酯开发研究。
山西省应用化学研究院推出的水性聚氨酯胶 粘剂产品固含量达到了(50士2)%，据称性 能达到了国外产品的水平
水性聚氨酯的研究进展
• 佛山市南海霸力化工制品有限公司、中山大学化学与 化学工程学院和广州化学工业研究所等几家单位联 合开发出一种高性能鞋用水性聚氨酯胶黏剂产品，固 含量高于50%，黏度60-900mPa·s，不含苯系物和 氯代烃、重金属等，耐热温度大于80℃，活化温度小 于50℃，初黏强度大于1.5N/mm(PU/PVC、真皮/ 橡胶、PU/真皮等)，终黏强度大于5N/mm(Pu/ PVC、真皮/橡胶、PU/真皮等)。其综合性能达到或 高于拜耳公司产品U-54的水平，该水性聚氨酯胶 粘剂的中试产品已经被青岛双星、温州红蜻蜓、广东 远东鞋业等单位使用，用户反映良好。
固含低，多在20%-30%，高固含快干型极少； 原料使用范围窄：聚醚型大分子、芳香族异氰酸 酯、羧酸 型 PUD为主。
水性聚氨酯产品的分类
亲水基团性质
阴离子型水性聚氨酯 非离子型水性聚氨酯 阳离子型水性聚氨酯
异氰酸酯原料
芳香族异氰酸酯型 脂肪族异氰酸酯型
水性聚氨酯产品的分类
使用形式
单组份水性聚氨酯 双组份水性聚氨酯 多组份水性聚氨酯
R NCO R N C OR1
H O 脲基甲酸酯
RNCO + H2O
RNCO Ⅱ
(RNHCO)2O Ⅱ
CO2
RNHCOOH CO2
RNHCONHR
Ⅰ
RNCO
RNH2
Ⅰ
Ⅲ RNHCOOH
RNHCOO- RNH3+
聚氨酯制备中的基本反应
水性聚氨酯的研究进展
摘要：简述了水性聚氨酯的研究历程，综述了近年来水性聚氨酯改性的几种改性方法的特点和研究进展;同时由于水性聚氨酯在涂料领域的广泛研究和应用，本文也综述了水性聚氨酯涂料的主要特点和研究进展。
关键词:水性聚氨酯；改性；聚氨酯涂料；进展1 水性聚氨酯的研究历程1934 年，联邦德国的P. Schlack 在乳化剂和保护胶体的作用下，将二异氰酸酯在剧烈搅拌下乳化于水并添加二胺，首次成功制备了水性聚氨酯。
21 世纪60 年代，Bayer公司的Dieteric 博士发明了水性聚氨酯的自乳化制备方法，其工艺包括丙酮法、预聚体混合法、热熔法、酮亚胺/甲酮连氮法等，此法提高了水性聚氨酯的稳定性，获得了优良的成膜性。
1967 年水性聚氨酯首次实现工业化并在美国市场问世。
20 世纪70～80 年代，美国、德国、日本等国的一些水性聚氨酯产品已从试制阶段发展为生产和应用，有多种牌号的水性聚氨酯产品供应。
1972 年，Bayer 公司率先将水性聚氨酯用作皮革涂饰剂，水性聚氨酯开始成为重要商品。
20 世纪80 年代是水性聚氨酯在生产、应用等方面的完善时期。
20 世纪90 年代以来国外对水性聚氨酯的研究主要集中在双组分水性聚氨酯的合成和其基础理论的研究。
经历50多年的漫长发展道路，水性聚氨酯的制备技术已日趋完善，随着产品性能及人们对环保要求的日益提高，在许多领域正逐步取[1]。
代溶剂型聚氨酯，并显示出巨大的社会效益和经济效益2水性聚氨酯的分类水性聚氨酯是以水为介质的二元胶态体系，聚氨酯粒子分散于连续的水相中，因此又称为水基聚氨酯。
水性聚氨酯按使用形式可分为单组分和双组分两类；按粒径和外观可分为聚氨酯溶液、聚氨酯水分散体、聚氨酯乳液；按分子链上是否有离子基团以及电荷性质，分为阴离子型、阳离子型、两性离子型、非离子型。
3水性聚氨酯改性为了更好的提高水性聚氨酯的综合性能, 扩大应用范围, 近年来改性水性聚氨酯研究已成为一大热点, 许多研究学者进行了深入的研究。
水性聚氨酯的基本知识及研究进展
水性聚氨酯的基本知识及研究进展刘淑芳化工1班040903215摘要：水性聚氨酯具有良好的物理机械性能、耐寒性、耐有机溶剂，但是由于分子链上含有亲水链使得水性聚氨酯耐水性差、固含量低、光泽差。
关键词：水性聚氨酯，甲苯二异氰酸酯前言：水性聚氨酯（PU）是以水代替了传统的有机溶剂让聚氨酯溶解于水或者分散于水中而形成的一种聚氨酯树脂。
由于水为分散介质具有不燃、气味小、节能、操作方便、不污染环境减少了聚氨酯生产过程中有害气体对环境的污染，符合绿色化学的发展要求，并降低了生产成本等优点，已受到人们的广泛重视。
本文通过认真听李晓教授在课上的讲座及作者在课后查找资料，简要记述了水性聚氨酯的基本知识、包括分子结构、沿革发展、主要应用、制备方法等内容。
1.水性聚氨酯概述聚氨酯（PU）是聚氨基甲酸酯的简称。
结构是—[—CO-NH-R-NH-CO-O-R-O —]n—根据所用原料官能团数目的不同，可以是线性结构或体型结构。
水性聚氨酯是指聚氨酯荣誉水或者分散于水中而形成的一种聚氨酯树脂（WPU）。
2.水性聚氨酯的沿革2.1.1异氰酸酯简介异氰酸酯是异氰酸的各种酯的总称，若以－NCO基团的数量分类，包括单异氰酸酯R－N=C=O和二异氰酸酯O=C=N－R－N=C=O及多异氰酸酯等。
单异氰酸酯是有机合成的重要中间体，可制成一系列氨基甲酸酯类杀虫剂、杀菌剂、除草剂，也用于改进塑料、织物、皮革等的防水性。
二官能团及以上的异氰酸酯可用于合成一系列性能优良的聚氨酯泡沫塑料、橡胶、弹力纤维、涂料、胶粘剂、合成革、人造木材等。
目前应用最广、产量最大的是有：甲苯二异氰酸酯（Toluene Diisocyanate，简称TDI）；二苯基甲烷二异氰酸酯（Methylenediphenyl Diisocyanate，简称MDI。
在李晓教授实验使用主要就是甲苯二异氰酸酯（TDI），本文主要介绍甲苯二异氰酸酯（TDI）为无色有强烈刺鼻味的液体，沸点251°C，比重1.22，遇光变黑，对皮肤、眼睛有强烈刺激作用，并可引起湿疹与支气管哮喘，主要用于聚氨酯泡沫塑料、涂料、合成橡胶、绝缘漆、粘合剂等。
水性聚氨酯功能性研究进展_许戈文
发生物理和化学变化的高分子物质，常被用于涂料。
与传
水性聚氨酯高分子染料
高分子染料是通过一定的化学反应将染料分子引入高分子的主链或悬挂于侧链上而形成的有色高分子聚合物，它既具有高分子材料的高强度、耐溶剂、耐热、耐迁移、易成膜和可加工性等特性，又具有有机小分子染料对光的强吸收性和发色性能。
高分子染料除在特种涂料、纤维制品、塑料等工业领域具有重要的应用价值外，在液晶显示、电致发光材料、光敏材料、分离材料、激光信息材
4 抗菌载药水凝胶抑菌圈实验照片。
水性聚氨酯胶粘剂国内研究进展
水性聚氨酯胶粘剂国内研究进展【摘要】本文主要介绍了国内水性聚氨酯胶粘剂的研究进展。
在分析了水性聚氨酯胶粘剂的研究背景和研究意义。
在详细阐述了水性聚氨酯胶粘剂的定义与特点、国内发展历程、性能研究、应用领域以及研究的热点与难点。
在总结了当前研究现状，提出了未来研究方向，并展望了水性聚氨酯胶粘剂的发展前景。
通过本文的阐述，读者可以了解到水性聚氨酯胶粘剂在国内的研究现状，同时也为未来的研究提供了一定的参考和指导。
【关键词】水性聚氨酯胶粘剂、国内研究进展、定义与特点、发展历程、性能研究、应用领域、热点与难点、研究现状、未来研究方向、展望1. 引言1.1 研究背景随着我国经济的迅速发展，水性聚氨酯胶粘剂也开始逐渐受到国内研究者的重视。
国内研究团队以提高水性聚氨酯胶粘剂的性能、降低成本、拓展应用领域等为研究重点，积极探索新的研究方向，取得了一系列令人瞩目的成果。
与国际先进水平相比，国内水性聚氨酯胶粘剂研究仍存在一定差距，需要加大科研投入力度，加强国际合作，提升研究水平和技术创新能力。
对于水性聚氨酯胶粘剂的研究和发展具有重要意义，也为未来国内水性聚氨酯胶粘剂研究提供了有益的启示。
1.2 研究意义研究水性聚氨酯胶粘剂在国内的研究进展具有重要的意义。
水性聚氨酯胶粘剂是一种环保型的粘接材料，具有优异的性能，可以替代传统的溶剂型胶粘剂，降低VOC排放，符合环保要求，有利于提高生产安全性。
水性聚氨酯胶粘剂在汽车、建筑、航空航天、电子等领域具有广泛的应用前景，对促进产业升级和技术进步具有重要的推动作用。
通过对水性聚氨酯胶粘剂的性能研究和应用探索，有助于加深对其工作原理和机制的理解，为今后产品研发和应用提供技术支持和参考。
对水性聚氨酯胶粘剂国内研究进展的深入探讨具有重要的理论和实践意义，有助于提升我国在这一领域的技术水平和竞争力。
2. 正文2.1 水性聚氨酯胶粘剂的定义与特点水性聚氨酯胶粘剂是一种由水性聚氨酯树脂、交联剂、分散剂和助剂等组成的胶粘剂。
水性聚氨酯胶粘剂国内研究进展
水性聚氨酯胶粘剂国内研究进展水性聚氨酯胶粘剂是一种环保型粘结剂，具有广泛的应用领域。
近年来，随着人们对环保和健康的要求不断提高，水性聚氨酯胶粘剂的研究受到了越来越多的关注。
本文将从水性聚氨酯胶粘剂的定义、特性、优点以及国内研究进展等方面进行综述。
一、水性聚氨酯胶粘剂的定义水性聚氨酯胶粘剂是以水为分散介质，聚氨酯为主要聚合物，添加助剂生产的一种胶粘剂。
在生产过程中，各种原材料先经预处理后进行混合，再通过加热、反应、乳化等工艺得到最终的水性聚氨酯胶粘剂。
1. 环保、安全。
与传统的有机溶剂型胶黏剂相比，水性聚氨酯胶粘剂不含有机溶剂，不会挥发有害气体，具有环保、安全的特点。
2. 耐热、耐冻融。
水性聚氨酯胶粘剂具有较好的耐高温和耐低温性能，在低温和高温环境下能保持良好的胶力。
3. 耐水、耐化学品腐蚀。
水性聚氨酯胶粘剂具有优异的耐水、耐化学品腐蚀性能，可以在潮湿或化学品环境下长期使用。
4. 外观、使用方便。
水性聚氨酯胶粘剂颜色透明或微黄，使用方便，适用于多种材料的粘接。
2. 适用性广。
水性聚氨酯胶粘剂可与多种材料配合使用，例如木材、玻璃、金属、塑料等，适用性广，具有很好的经济效益。
3. 使用方便。
水性聚氨酯胶粘剂易于制备，使用方便，可以为各种行业提供高效、安全、节能的胶黏解决方案。
水性聚氨酯胶粘剂的研究自上世纪80年代以来得到了快速发展。
自2000年以来，国内众多公司和机构均开始对水性聚氨酯胶粘剂的研究进行积极探索。
下面简要介绍水性聚氨酯胶粘剂在制备工艺、主要性能、应用领域等方面的研究进展。
1. 制备工艺的研究当前，水性聚氨酯胶粘剂的制备工艺主要包括乳化法、溶剂法、相转移催化法、原位过氧化法等。
其中，乳化法是目前研究得最为深入的一种方法。
乳化法通过单室或多室反应釜，将异氰酸酯、多元醇、增塑剂、乳化剂等原材料经过高剪切力的混合搅拌，形成胶体粒子，最后得到具有胶黏性的水性聚氨酯。
2. 主要性能的研究现阶段，水性聚氨酯胶粘剂的主要性能测试主要包括粘接强度、固化速度、耐水性、耐热性、耐候性、静电分散性等。
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技术进展 Technology Progre ss水性聚氨酯研究进展 颜 俊 涂伟萍 杨卓如 陈焕钦(华南理工大学化工学院,广州,510640)提 要 介绍了国内外水性聚氨酯研究的进展。
关键词 水性聚氨酯,粘合剂,涂料 聚氨酯即聚氨基甲酸酯(PU),它是分子结构中含有重复的氨基甲酸酯基(—NHC OO—)的高分子聚合物的总称。
自从1937年德国Bayer教授首次合成聚氨酯以来,聚氨酯以其软硬度可调节范围广、耐低温、柔韧性好、附着力强等优点逐渐被人们所认识。
因而,基于聚氨酯弹性体的发泡材料、涂料、胶粘剂用途越来越广。
聚氨酯的发展大致可分为两个阶段。
第一阶段主要以溶剂型聚氨酯为主;第二阶段是水性聚氨酯迅速发展的阶段。
水性聚氨酯迅速发展的原因是多方面的。
首先,有机溶剂易燃易爆,挥发性大,气味大,甚至有毒有害。
所以,从安全角度,从减少大气污染和保护人民身体健康角度看,水性涂料的发展是必然的。
从成本和资源角度看,也应该发展水性涂料替代溶剂型涂料。
1 国外水性聚氨酯的发展方向早期的水性聚氨酯是单组分、线性的,在涂膜干燥后亲水性基团不减少,干燥形成的涂膜遇水易溶胀,耐溶剂性和耐热性也不好,降低了其使用性能。
为了提高水性聚氨酯涂膜的耐水性、耐热性,各国研究人员进行了大量的研究工作。
1.1 双组分水性聚氨酯20世纪90年代开发了双组分水性聚氨酯。
制备双组分水性聚氨酯有几种方法。
其一是利用含羧基和羟基的丙烯酸酯聚合物制取双组分水性聚氨酯[1]。
但是,含羧基和羟基的丙烯酸酯聚合物的制备价格昂贵。
其二是用亲水的聚醚与多异氰酸酯发生部分反应制取亲水性好的多异氰酸酯组分以加强甲、乙组分的相容性[2～4]。
但是,用亲水的聚醚改性多异氰酸酯增加了成本,而且亲水聚醚会引入涂膜耐水性变差的问题。
当然也可用高速剪切混合来加强两组分的相容性,但是能耗和设备费却增加了。
美国ARC O化学技术公司开发了一种新技术并于1999年9月获得专利[5],新技术的核心是使用含重复的烯丙基醇或烷氧化烯丙基醇的水分散聚合物。
新技术无须使用制备含羧基和羟基的丙烯酸酯聚合物时必须的羟烷基丙烯酸单体,同时,它可使用T DI、H DI等多异氰酸酯作另一组分,也无须高速剪切混合,因而降低了成本。
而且它独特的整齐重复的羟基提高了聚氨酯的光亮度、硬度和耐候性。
有3个美国专利[6～8]介绍了含重复的烯丙基醇或烷氧化烯丙基醇的水分散聚合物的制取。
如:先加入烯丙基醇或烷氧化烯丙基醇单体然后逐渐加入其他单体如丙烯酸酯单体,在约130～170℃下反应。
逐渐加入的方式有利于生成整齐重复的羟基。
残余单体由真空精馏或薄膜蒸发分离。
另一新的技术是以半交联含多羟基的聚氨酯预聚体作甲组分,甲组分含有机硅和(或)有机氟[9]。
这种水性聚氨酯的热稳定性好,耐水性、耐溶剂性,耐化学试剂和耐候性都接近双组分溶剂型聚氨酯。
而且,解决了传统的水性聚氨酯分子中大量存在的脲基容易使涂膜泛黄的问题。
1.2 新的单组分水性聚氨酯在双组分水性聚氨酯迅猛发展的时候,能克服某些传统的单组分水性聚氨酯缺点的新的单组分水性聚氨酯也不断地被开发出来。
Natesh通过试验发222001年第7期 化工进展现[10],当聚氨酯分子链中两个氨基甲酸酯基之间的碳原子数大于6时(大于8时为佳),水性聚氨酯膜的耐潮湿性能大有提高,即使是使用白色颜料也有较好的性能。
而且为降低成本,只需视情况在传统的水性聚氨酯中混入这种新的水性聚氨酯(一般>30%)即可。
为了使聚氨酯分子链中两个氨基甲酸酯基之间的碳原子数大于6,必须选择特殊的二异氰酸酯,如德国汉高公司的产品2-庚烷基-3,4-二(9-异氰酸酯基壬基)212戊烷基环己胺(DDI.RT M.1410)。
在使用传统的预聚体法制备单组分水性聚氨酯时常会发生—NC O与水发生反应,从而造成二胺扩链反应少,影响水性聚氨酯的耐溶剂性。
Lo的核-壳聚合水性聚氨酯[11]克服了上述问题。
他分别制备两种预聚体,两种预聚体的亲水基团含量不同。
然后将两种预聚体分散于水中,亲水性好的预聚体形成壳包裹了亲水性不好的预聚体。
通过包裹核保护核上的—NC O,使得二胺扩链顺利进行。
国外还有许多水性聚氨酯方面新的专利和论文。
如Duan发明了一种磺酸型水性聚氨酯粘合剂[12]解决了传统单组分水性聚氨酯达不到FEIC A (欧洲粘合剂制造协会)最低标准的问题。
又如:美国M W Urban用ATR FTIR光谱法研究了涂膜-空气和涂膜-底层两个界面。
了解膜形成过程中涂膜的变化和各种影响因数[13]。
总之,单组分水性聚氨酯性能大为改观,双组分水性聚氨酯性能接近或在某些方面超过溶剂型双组分聚氨酯。
2 国内水性聚氨酯的研究进展国内近年来对水性聚氨酯的研究非常活跃,研究范围不断拓展,研究水平不断提高。
2.1 新产品开发温州瓯海东宝化学有限公司的孙大庆等研制了高含量水性脂肪族聚氨酯皮革涂饰剂[14]。
他们将IPDI、四氢呋喃聚醚、二羟甲基丙酸、1,4-丁二醇、丙酮置于装有冷凝器的三口烧瓶中,在80℃下搅拌反应近4h,冷却,加入三乙胺水溶液中和反应1h后,升温真空脱丙酮,当固含量达到理论值时,得成品乳液。
杭州应用工程技术学院的朱春凤开发了RK-915阳离子水性聚氨酯[15]。
阳离子水性聚氨酯用作底涂可以提升皮革档次是国外90年代研制的新型涂料。
朱春凤用聚醚二醇和2,4-甲苯二异氰酸酯(T DI)在80℃左右反应3h,滴加2,3-二溴丁二酸扩链剂后反应5h,加入丙酮在60℃反应2h,按比例加入三乙胺季胺化,然后乳化1～2h,减压蒸馏除去丙酮制得成品。
吉林大学邱延臣等人合成了水性乙烯基聚氨酯粘合剂[16]。
他们采用多组分乙烯基单体共聚,在主链结构上引入含不同极性基团的单体,通过乳液聚合,合成各种类型的水性乙烯基聚氨酯粘合剂。
考察不同主链结构、固化剂类型及用量对剪切强度的影响规律,比较乳化剂的类型对转化率及吸水分数的影响。
结果表明,剪切强度与引入主链的极性基团有关(其由大到小顺序为OH,C OOH,C ONH2),也与异氰酸酯的类型有关(剪切强度的大小顺序为M DI, PAPI,T DI)。
实验原料为醋酸、乙烯酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸羟丙酯、2,4-甲苯二异氰酸酯(T DI)、4,4′-二苯甲烷二异氰酸酯(M DI)、多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)、聚乙烯醇、聚乙醇辛基苯基醚(PO-10)、十二烷基硫酸钠、过硫酸胺。
2.2 通过改性来改进水性聚氨酯的性能南京大学陈红等人通过将甲苯二异氰酸酯与聚四氢呋喃、二羟甲基丙酸反应制得的聚氨酯预聚体在低浓度氨基硅油的水乳液中扩链,合成了一种硅氧烷改性的聚氨酯水乳液,并用傅立叶红外光谱、ESC A能谱、接触角仪、电子拉力试验机、吸水率测定及乳液稳定性测试对其进行研究。
结果表明硅氧烷改性的聚氨酯水乳液稳定性好,硅氧烷在乳胶膜表面富集,对聚氨酯材料有明显的表面改性作用,材料耐水性提高,而本体的力学性质变化不大[17]。
中南工业大学李芝华等人对丙烯酸树脂改性的水性聚氨酯热行为进行了分析。
通过两种树脂的机械共混、化学共混即核-壳型聚合过程,及设计聚氨酯(PU)、丙烯酸树脂(PA)分子链之间形成化学键等方法,研究了用丙烯酸树脂改性的水性聚氨酯.DSC曲线分析表明:材料中的PU链的软段、硬段及PA分子链之间具有一定的相容性和共混程度;PU链硬段、PA分子链之间形成化学键,能提高二者分子链相容性及共混程度;化学共混体系即核-壳型聚合物PUA及PUA′中PU、PA分子链之间处于一定的微相分离状态;机械共混物PU/PA 体系中PA分子链与PU链硬段具有较高的相容性和共混程度,但聚氨酯链软段与PA链之间的共混程度较低,系机械混合,并PU链硬段与PA能形32 化工进展 2001年第7期成化学键时,PU链硬段与PA分子链之间具有一定的相容性和共混程度,但PU软段与PA分子链之间的相分离明显[18]。
2.3 双组分水性聚氨酯的研究双组分水性聚氨酯中聚氨酯组分内的异氰酸酯非常活泼,其NC O基团易与水、醇溶剂发生反应,因此制备水性聚氨酯的方法之一,就是利用封闭剂对NC O基团进行保护,得到在常温下稳定的亚氨酯,以防止醇、水等亲核试剂的进攻。
使用时在一定的温度条件下,亚氨酯解封,释放出活性的NC O基团,与多羟基化合物等反应生成强度较高的聚氨酯产物。
因而,封闭剂及封闭和解封的反应条件研究十分重要。
上海大学化学与化工学院和复旦大学的张剑秋,张宝华和柳臻分别用对氯苯酚和2,4-二氯苯酚对T DI进行了封闭,研究了封闭和解封的反应条件,得到了解封的反应温度和时间的关系,获得了具有较低解封温度的三官能度的T DI封闭产物[19]。
双组分水性聚氨酯与单组分水性聚氨酯相比涂饰过程比较复杂,而且对涂膜性能的影响较大。
同济大学材料科学与工程学院顾国芳研究了双组分水性聚氨酯涂料的分散和成膜,对该领域提供了指导。
顾国芳认为由于异氰酸酯低聚物粘度高,必须有较高的剪切力才能保证其在羟基组分中的分散。
透明涂料在混合后的反应是以异氰酸基与羟基的反应为主,而加颜料填料涂料混合后的反应是以异氰酸基与水的反应为主。
双组分水性聚氨酯涂料的成膜与溶剂型聚氨酯涂料及聚合物乳液涂料成膜机理不同,其可使用时间应以硬度或光泽度随时间变化来确定[20]。
3 参考文献[1]K ubitza,et ,5075370.1991[2]Jacobs,et ,5200489.1993[3],5194487.1993[4]P otter,et ,5389718.1995[5]Cuo,et ,5973073.1999[6],5475073.1995[7],5646213.1997[8],5646225.1997[9]H ,5798409.1998[10]Natesh,et ,5728769.1998[11]Lo,et ,5959003.1999[12]Duan,et ,5872182.1999[13]Urban M W,et al.Journal of C oatings T echnology,1999,71(8):75～78[14]孙大庆.皮革化工,1999,16(2):12[15]朱春凤.西北轻工业学院学报,1998,16(1):51～59[16]邱延臣.吉林大学自然科学学报,1999(1):76～78[17]陈红.功能高分子学报,1999,12(3):297～301[18]李芝华.湖南师范大学自然科学学院,1999,22(3):68～72[19]张剑秋.青岛大学学报,1999,14(2):29～32[20]顾国芳.建筑材料学报,1999,2(2):136～140颜 俊 男,28岁,硕士,主要从事水性聚氨酸合成研究。