水性聚氨酯资料(科天化工)
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、
水性聚氨酯胶黏剂
聚氨酯胶黏剂（ 聚氨酯胶黏剂（polyurethane adhesive）是指在分子链中含有 ） 氨基甲酸酯基团（ 氨基甲酸酯基团（-NHCOO-）或异氰酸酯基（-NCO）的胶黏剂。它 ）或异氰酸酯基（ ）的胶黏剂。 具有优异的性能，应用领域广泛。德国Bayer公司的聚氨酯胶黏剂专 具有优异的性能，应用领域广泛。德国 公司的聚氨酯胶黏剂专 家Gunter Festel 指出，聚氨酯胶黏剂的多样性几乎为每一种粘接难 指出， 题都准备了解决的方法。 题都准备了解决的方法。 目前世界各国均制定了严格的环保法规， 目前世界各国均制定了严格的环保法规，人们的生命健康和生产安全 意识不断增强，质量好、 意识不断增强，质量好、无污染的环保型胶黏剂正在逐步成为合成胶 黏剂的主流产品，这是有关专家对胶黏剂市场进行分析后得出的结论。 黏剂的主流产品，这是有关专家对胶黏剂市场进行分析后得出的结论。 水性胶因不含有机溶剂、无污染，是环保型胶黏剂产品。 水性胶因不含有机溶剂、无污染，是环保型胶黏剂产品。2002年我 年我 国生产水性胶61.8万吨，年均增长 万吨， 国生产水性胶 万吨 年均增长18.4%，是增长最快的胶中之一。 ，是增长最快的胶中之一。 在产量增长的同时，产品质量也在不断提高品种增加， 在产量增长的同时，产品质量也在不断提高品种增加，一些技术含量 性能较好的胶黏剂不断出现。目前除常用的丙烯酸、 高，性能较好的胶黏剂不断出现。目前除常用的丙烯酸、聚醋酸乙烯 乳液外， 和VAE乳液外，水性聚氨酯的研究也取得了进展。 乳液外 水性聚氨酯的研究也取得了进展。 水性聚氨酯胶黏剂已作为“十一五”期间我国重点发展的环保型、 水性聚氨酯胶黏剂已作为“十一五”期间我国重点发展的环保型、节 能型胶黏剂之一。 能型胶黏剂之一。
水性聚氨酯知识
水性聚氨酯胶知识全解水性聚氨酯胶的发展概况水性聚氨酯胶粘剂是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂，有人也称水性聚氨酯为水系聚氨酯或水基聚氨酯。
依其外观和粒径，将水性聚氨酯分为三类：聚氨酯水溶液(粒径<0.001um，外观透明)、聚氨酯分散液(粒径0.001-0.1 um，外观半透明)、聚氨酯乳液(粒径>0.1 ，外观白浊)。
但习惯上后两类在有关文献资料中又统称为聚氨酯乳液或聚氨酯分散液，区分并不严格。
实际应用中，水性聚氨酯以聚氨酯乳液或分散液居多，水溶液少。
由于聚氨酯类胶粘剂具有软硬度等性能可调节性好以及耐低温、柔韧性好、粘接强度大等优点，用途越来越广。
目前聚氨酯胶粘剂以溶剂型为主。
有机溶剂易燃易爆、易挥发、气味大、使用时造成空气污染，具有或多或少的毒性。
近10多年来，保护地球环境舆论压力与日俱增，一些发达国家制订了消防法规及溶剂法规，这些因素促使世界各国聚氨酯材料研究人员花费相当大的精力进行水性聚氨酯胶粘剂的开发。
水性聚氨酯以水为基本介质，具有不燃、气味小、不污染环境、节能、操作加工方便等优点，已受到人们的重视。
聚氨酯从30年代开始发展，而在50年代就有少量水性聚氨酯的研究，如1953年Du Pont公司的研究人员将端异氰酸酯基团聚氨酯预聚体的甲苯溶液分散于水，用二元胺扩链，合成了聚氨酯乳液。
当时，聚氨酯材料科学刚刚起步，水性聚氨酯还未受到重视，到了六、七十年代，对水性聚氨酯的研究开发才开始迅速发展，1967年首次出现于美国市场，1972年已能大批量生产。
70-80年代，美、德、日等国的一些水性聚氨酯产品已从试制阶段发展为实际生产和应用，一些公司有多种牌号的水性聚氨酯产品供应，如德国Bayer公司的磺酸型阴离子聚氨酯乳液ImPranil和Dispercoll KA等系列、Hoechst公司的Acrym系列、美国Wyandotte化学公司的X及E等系列，日本大日本油墨公司的Hydran HW及AP系列、日本公司的聚氨酯乳液CVC36及水性乙烯基聚氨酯胶粘剂CU系列、日本光洋产业公司的水性乙烯基聚氨酯胶粘剂KR系列等等。
水性科天：给家一个“无毒”的方案
水性科天：给家一个“无毒”的方案水性科天是一家专业从事水性高分子技术研究和应用的国家级高新技术企业，坚持以科技为先导，以创新为准则，致力于水性高分子材料核心技术的创新应用，以水替代有机溶剂，从头杜绝有害化学物质对人体的毒害和对环境的污染。
公司拥有世界顶尖的科研团队，先后与中国科学技术大学、安徽大学、北京科技大学、四川大学、南京林业大学、合肥工业大学、陕西科技大学等国内知名院所进行产学研合作，拥有国家工程实验室。
《DA设计艺术》：王总您好，首先请介绍一下水性科天这个品牌。
王永利：水性科天是一个提倡绿色健康的建材厂家。
所有产品都对化学物质进行了限量，对有害化学物质执行零限量的科天标准，其环保要求远远高于欧盟标准，是目前最为严苛的产品检测标准。
水性科天建立中国首个家居有害化学物质检测中心，专注于家居材料有害化学物质的一站式分析^p 检测，可以检测近千种有害化学物质。
公司坚持以科技为核心、市场为导向、营销为动力、质量为保障，致力于打造无毒家装、家居材料行业的领导品牌，成为家装和家具材料行业的龙头企业。
《DA设计艺术》：请问水性科天目前主推的产品有哪些？王永利：水性科天的建材产品主要分为基础产品和选装产品。
基础产品主要是板材和涂料，选装产品有地板、软硬包、墙纸等。
《DA设计艺术》：环保水性材料与传统的材料相比有哪些优势呢？王永利：首先我们要认知一个观念，产品环保不等于空间环保，现有传统的材料是按制造标准规定的排放量来制造产品，即使是最高的环保标准都会有污染物排放的。
在各种装修材料污染相互叠加的情况下，很容易导致空间污染物超标。
而水性科天采用的科天标准，不允许材料有污染排放。
在零污染排放的情况下，才能真正做到绿色健康的空间环境。
这也是水性科天产品的核心理念。
水性科天将给所有用户带来安全的保障。
《DA设计艺术》：水性科天是基于怎幺样的考虑提出了“无毒家装”的概念呢？王永利：因为社会的发展，室内外的空气污染也变得十分严重，通过限排、限污对室外的空气质量进行了管控和治理。
水性聚氨酯树脂介绍和
水性聚氨酯树脂介绍和聚己内酯多元醇的应用水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系，有无污染、安全可靠、机械性能优良、相容性好、易于改性等优点。
聚氨酯树脂的水性化已逐步取代溶剂型，成为聚氨酯工业发展的重要方向。
水性聚氨酯可广泛应用于涂料、胶粘剂、织物涂层与整理剂、皮革涂饰剂、纸张表面处理剂和纤维表面处理剂等。
一、合成水性聚氨酯树脂的主要原料多元醇：主要是聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚丁二烯二醇等作为低聚物多元醇。
从目前联系客户来看，做PU浆料的几乎都会用到PCL，而且大部分客户都是使用PCL220这个产品，说明2000分子量多元醇做这个产品是比较成熟的，耐水解和耐黄变好，耐磨性好。
异氰酸酯：可分为芳香族异氰酸酯型（MDI、TDI）、脂肪族异氰酸酯型(HDI、HMDI、IPDI)等。
TDI和MDI不耐黄变，他们没有用，用IPDI做的成膜很好，透明平滑，主要是耐黄变好。
主要用IPDI。
亲水剂：DMPA和DMBA等。
二、水性聚氨酯树脂的合成方法水性聚氨酯整个合成过程可分为两个阶段：1、预逐步聚合，即由低聚物二醇、扩链剂（亲水性的二元醇或多元胺，一般是小分子量的）、水性单体、二异氰酸酯通过溶液逐步聚合生成相对分子质量为l000量级的水性聚氨酯预聚体。
2、中和后预聚体在水中的分散，分散方法有两种自乳化法和外乳化法。
自乳化法又称内乳化法，是指聚氨酯链段中含有亲水性成分，因而无需乳化剂即可形成稳定乳液的方法。
外乳化法又称为强制乳化法，若分子链中仅含少量不足以自乳化的亲水性链段或基团，或完全不含亲水性成分，此时必须添加乳化剂，才能得到乳液。
但因该法存在乳化剂用量大、反应时间长以及乳液颗粒粗、影响固化后聚氨酯胶膜的性能，最终得到的产品质量差、胶层物理机械性能不好等缺点，因而目前生产基本不用该法。
水性聚氨酯的制备以离子型自乳化法为主。
客户多数是做自乳化，使用的亲水扩链剂有DMPA和DMBA，二者价格差别很大，系能也不同。
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
水性聚氨酯材料
多异氰酸酯
聚氨酯树脂特征原料
六次亚甲基二异氰酸酯（ 六次亚甲基二异氰酸酯（HDI） ） 异佛尔酮二异氰酸酯（ 异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI） ） 氢化MDI 氢化
脂肪族 脂环族） （脂环族）
Water-based polyurethane
水性聚氨酯材料
聚酯多元醇、 聚酯多元醇、聚醚多元醇 聚乙二醇、 、聚乙二醇、聚四氢呋喃 、端羟基聚丁二烯橡胶 氨基聚醚
Water-based polyurethane
水性聚氨酯材料
2.自乳化法 自乳化法
关键是如何将适 关键是如何将适 当的亲水性基团 引入聚氨酯分子 结构，且将其良 结构， 好地分散于水中
亲水性基团一般 国内多借助含亲 水基团扩链剂引 入硬段中。 入硬段中。这会 影响硬段的规整 性而降低硬段的 结晶性
自乳化工艺经验： 自乳化工艺经验：
(1)乳化温度宜低不宜高 不应超过 ℃。 乳化温度宜低不宜高,不应超过 乳化温度宜低不宜高 不应超过45℃ (2)成盐剂选有机碱类较合适 其用量应严格控制。 成盐剂选有机碱类较合适,其用量应严格控制 成盐剂选有机碱类较合适 其用量应严格控制。 (3)选择高效乳化设备能收到事半功倍的效果。 选择高效乳化设备能收到事半功倍的效果。 选择高效乳化设备能收到事半功倍的效果
水溶性原料法（如聚乙二醇） 水溶性原料法 固体自分散法（含有亲水组分，低聚物， 固体自分散法 使用时需在水中扩链或交联） 相转变法（亲水溶剂，含亲水基团） 相转变法 NCO封端法 （低聚物，一般需加热交联） 封端法 水扩链 自乳化法 水中扩链 胺类，肼类扩链 酮亚胺 酮连氮 熔融分散法
Water-based polyurethane
耗用大量 有机溶剂， 有机溶剂， 安全性差
水性聚氨酯
（2）含封闭异氨酸酯的水性聚氨酯涂料。该涂料的成膜原料由多异氰酸酯组分和含羟基组分两部分组成。多 异氰酸酯被苯酚或其它含单官能团的活泼氢原子的化合物所封闭，因此两部分可以合装而不反应，成为单组分涂 料，并具有良好的贮藏稳定性。多异氰酸酯组分与苯酚、丙二酸酯、己内酰胺等封闭剂反应生成氨酯键，而氨酯 键在加热的情况下又裂解生成异氰酸酯，再与羟基组分反应生成聚氨酯。因此封闭型聚氨酯水性涂料的成膜就是 利用不同结构的氨酯键的热稳定性的差异，以较稳定的氨酯键来取代较弱的氨酯键。封闭剂的种类很多，但是芳 香族异氰酸酯水性聚氨酯涂料主要用苯酚或甲酚。
比较而言，外乳化法制备的乳液中，由于亲水性小分子乳化剂的残留，影响固化后聚氨酯胶膜的性能，而自 乳化法消除了此弊病。水性聚氨酯的制备以离子型自乳化法为主。
（2）预聚体法、丙酮法、熔融分散法
自乳化法制水性聚氨酯最常用的方法有预聚体分散法和丙酮法。预聚体法即在预聚体中导入亲水成分，得到 一定粘度范围的预聚体，在水中乳化同时进行链增长，制备稳定的水性聚氨酯（水性聚氨酯-脲）。
水性聚氨酯
以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系
01 特点
03 制备方法 05 主要品种
目录
02 分类 04 原料 06 应用
水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系，也称水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚 氨酯。水性聚氨酯以水为溶剂，有着无污染、安全可靠、机械性能优良、相容性好、易于改性等优点。
水性聚氨酯防水涂料.doc
水性聚氨酯防水涂料产品简介：一、材料介绍水性聚氨酯防水涂料是引进国外先进技术开发研制的高科技产品，本品属于环保型高分子聚合物弹性防水材料，产品无毒无味，具有良好的粘结和不透水性，对砂浆水泥基石面和石材，金属制品都有很强的粘附力，产品的化学性质稳定，能长期经受日光的照射，强度高，延伸率大，弹性好，防水效果好。
二、材料特点1、单组份，冷施工，无毒无味，使用安全。
2、可在潮湿（无明水）或干燥的基面上施工，涂层坚韧高弹。
3、对于砖石，砂浆，混凝土，金属，泡沫板，保温层等都有很强的粘附力。
4、施工安全，简单，工期短。
三、适用范围产品适用于国家重点工程和一般防水工程，如屋面，彩钢瓦，地下室，人防工程，厨卫间，涵洞，隧道，桥梁，水池等工程，也可用于金属管道，车间地坪，水池等工程的防腐蚀及木地板，水泥板，石棉制品，玻璃钢制品，陶瓷制品，地砖等的粘接，也可用于建筑结构的嵌缝材料。
四、施工准备1材料及要求（1）水性聚氨酯防水涂料，应具有出厂合格证及厂家产品的认证文件，并复验以下技术性能。
（2）辅助材料：2主要机具：（1）电动机具：电动搅拌器。
（2）手用工具：搅拌桶、小铁桶、小平铲、塑料或橡胶刮板、滚动刷、毛刷、弹簧秤、消防器材等。
3作业条件：（1）防水层聚氨酯防水涂料冷作业施工，在地下水位较高的条件下涂刷防水层前，应先降低地下水位，做好排水处理，使地下水位降至防水层操作标高以下300mm，并保持到防水层施工完。
（2）涂刷防水层的基层应按设计抹好找平层，要求抹平、压光、坚实平整，不起砂，含水率低于9%，阴阳角处应抹成圆弧角。
（3）涂刷防水层前应将涂刷面上的尘土、杂物，残留的灰浆硬块，有突出的部分处理、清扫干净。
（4）涂刷水性聚氨酯不得在淋雨的条件下施工，施工的环境温度不应低于5℃。
五、操作工艺1工艺流程：基层清理→涂刷底胶→涂膜防水层施工→做保护层2基层处理：涂刷防水层施工前，先将基层表面的杂物、砂浆硬块等清扫干净，并用干净的湿布擦一次，经检查基层无不平、空裂，起砂等缺陷，方可进行下道工序。
水性聚氨酯资料
鞋用水性聚氨酯胶粘剂的研究进展前言20世纪初,伴随着各种机械的大量出现,制鞋工业由手工制造向机械化程度高、流水作业的方向迅速发展。
制造方式的变化使传统的天然产物胶粘剂无法满足生产需要。
合成胶粘剂成为鞋用胶粘剂的主要类型。
在新的生产条件下,鞋用胶粘剂应具有以下性能:(1)对结晶性不同的材质应具有较高的胶粘强度,特别要求剥离强度高;(2)胶接初粘性高,适应生产线的需要;(3)施胶工艺简便,易于操作,使用期可调;(4)耐热性适当、耐水性良好、胶接持久。
20世纪30年代,以普通氯丁胶粘剂为代表的第一代鞋用胶粘剂,基本上满足了当时制鞋生产的要求,为制鞋工业化做出了巨大的贡献。
随着ＰＶＣ人造革、ＰＵ合成革在制鞋业中大量使用,由于普通氯丁胶粘剂对于这些合成材料的胶粘效果差,以甲基丙烯酸甲酯(ＭＭＡ)接枝的氯丁胶粘剂和溶剂型聚氨酯胶粘剂为代表的第二代鞋用胶粘剂出现,并因其对合成材料胶接性能优良,成为制鞋行业所使用胶粘剂的主要品种。
以上三类胶粘剂长期占据着制鞋业所用胶粘剂的大部分市场,而这三类胶粘剂使用的苯系溶剂对全球环境造成巨大的污染,其毒性造成大量制鞋工人职业病多发,这一问题随着环保意识和安全意识的加强,日益引起人们的重视。
由于环保法规对苯系物使用的规定越来越严格,第三代不含苯系物溶剂的普通氯丁、接枝氯丁和聚氨酯胶粘剂成为传统胶粘剂的换代产品,尽管第三代鞋用胶粘剂解决了苯系物的污染和毒害问题,却无法根本解决胶粘剂使用有机溶剂造成的有机物挥发(ＶＯＣ)。
进入20世纪90年代,欧美各国制订了严格的有机物挥发标准,促使第四代彻底环保型鞋用胶粘剂出现,主要为无溶剂型和水基型胶粘剂。
而我国制鞋业在20世纪末期成为重要的出口加工行业,高档产品主要用于外销,这类产品中有一部分目前使用彻底环保型胶粘剂,而绝大部分产品使用第三代无苯溶剂型胶粘剂。
因此,第四代鞋用胶粘剂在我国发展空间巨大。
本文简要介绍了水性聚氨酯胶粘剂在制鞋业中的应用情况及前景。
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四、水性聚氨酯性能表述
6. 耐水性
物理性吸水（聚醚型）和化学水解（聚酯型）； 测试方法 ：浸润法和液滴法
水性聚氨酯特点：存在亲水基团：采用改性、交联 或减少亲水基团含量的方法。
四、水性聚氨酯性能表述
7. 表面性能
表面张力； 水接触角 ；
亲水性和表面粗糙度是最主要的因素。
四、水性聚氨酯性能表述
七、水性聚氨酯应用
3. 织物整理
防水透湿涂层剂 羊毛织物防缩整理剂 抗静电整理 抗起毛起球整理 免烫整理剂 涂料印花
七、水性聚氨酯应用
4. 涂料
在国外水性涂料研究中，水性聚氨酯涂料就占了主导 地位 在水性聚氨酯涂料应用方面的技术研究应集中于以下 几方面：
1. 2. 3. 4. 5. 降低树脂的内聚强度 复合改性 加强对高固含量和粉末状水分散型聚氨酯的研究 水性紫外光聚氨酯涂料 利用可再生资源如植物油、松香及废弃塑料制备多元醇
七、水性聚氨酯应用
5.玻纤浸润剂
聚氨酯乳液含有极性很强的氨酯键，对玻纤黏结 集束性好，分子中软段和硬段相结合，蓦地弹性特别 好，对玻纤的保护作用优于其他品种的成膜剂 国产较少
七、水性聚氨酯应用
6. 鞋化用树脂
PUD应用与鞋化材料有两个用途：填充和表面光亮装 饰。 目前国内用量较大，仅次于皮革用树脂，但是产品多 为外来产品
水性聚氨酯
合肥市科天化工有限公司
董事长：戴家兵
一、聚氨酯概述
聚氨酯
1. 结构
O O C NH
2. 原料丰富，成品形态各样，被誉为“可剪裁性” 聚 合物 3. 应用广泛 涂料、胶黏剂、弹性体… 4. 溶剂性PU的VOC高，污染大，水性化是趋势
一、聚氨酯概述
水性聚氨酯简称
1. Waterborne polyurethane (WPU)；
三、水性聚氨酯的制备
1. 制备原料
聚合物多元醇
多元醇化合物是PU的主要原料之一。PU要求的多元醇化合 物，在其化学结构中含有两个以上羟基（—OH），分子量一 般处在几百甚至几千范围内，是一种齐聚物。聚氨酯所用大 分子多元醇有聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯、聚酯酰 胺、丙烯酸多元醇、端羟基聚丁二烯等。其中最重要的是聚 醚元醇与聚酯多元醇。
三、水性聚氨酯的制备
1. 制备原料
多异氰酸酯
I. 芳香族异氰酸酯，具有高反应活性，常用的主要有甲苯二异氰 酸酯（TDI）和4,4-二苯甲基二异氰酸酯（MDI）以及1,5萘二异氰酸酯（NDI）、苯二甲基二异氰酸酯（XDI）等。它 们主要特点是反应活性、价格便宜、强度高、易控制，但毒 性大。芳香族聚氨酯材料力学性能好，但容易黄变，并且由 于存在苯环结构而使聚氨酯水分散液的热活化温度较高，限 制了它们的应用范围。 TDI是我国用量最多，应用最广的异 氰酸酯原料。
1. 1958年开始研究甲苯二异氰酸酯 2. 1965年开始生产聚氨酯 3. 1972年，中国水性聚氨酯起步
较早开始研究的有安徽大学、成都科技大学、晨光化工研究 所等 存在问题：产品单一，主要是芳香族皮革涂饰用PUD； 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。953年，杜邦公司万杜特尔（Wyandotl）将由 二异氰酸酯和聚醚制成预聚体的苯溶液分散 在水中，此后又用二胺扩链合成了聚氨酯乳 液（首次引入软段）；
1967年，杜邦公司实现了水性聚氨酯的第一 次工业化，
二、水性聚氨酯沿革
水性聚氨酯在中国的发展
3. 所用设备 除合成树脂所用反应釜、冷凝器等通用 设备之外，还需高速分散机、砂磨机、球磨机等专 用设备
二、水性聚氨酯沿革
1. 1943年德国化学家斯科拉克（P. Schlack）第一次成 功的制备出聚氨酯乳液，水性聚氨酯开始了其发展历 程，迄今60多年历史。 2. 应用领域涵盖皮革、纸张、纺织、涂料、黏合剂、塑 料、橡胶。 3. 国内研究状况：始于70年代，80年代后蓬勃发展。安 徽大学，中国科技大学…
二、水性聚氨酯沿革
1937年，拜耳及其同事第一次利用异氰酸酯与 多元醇化合物进行逐步加成反应制得了各种 聚氨酯树脂和聚脲化合物
1944年，拜耳进行了聚氨酯的首次工业化 HDI+BDO （牌号：Igamid U）
二、水性聚氨酯沿革
1943年，德国化学家斯科拉克（P. Schlack）首 次制备出了聚氨酯乳液 制备方法：在乳化剂与保护胶体的存在下，将异氰酸酯
2、水性聚氨酯液体性质
乳液组成：水、PU粒子、助溶剂、防霉、抗黄变剂… 外观：透明、半透明、乳白；
主要和粒径大小有关
粒径 粘度 固含。
四、水性聚氨酯性能表述
3. 乳液的成膜过程
水分挥发 粒子刚性大小 成膜助剂
四、水性聚氨酯性能表述
4. 聚氨酯软段与硬段
软段组成； 大分子醇或胺 常见软段 ； 聚酯和聚醚 软段性能。 柔性、弹性
CH3 HOCH2 C CH2OH
NH2CH2CH2NHCH2CH2SO3Na HOCH2CH2CHCH2OH SO3Na
氨基磺酸盐 羟基磺酸盐
COOH
DMPA
三、水性聚氨酯的制备
1. 制备原料
成盐剂
成盐剂又称中和剂，是一种能和羧酸磺酸基叔胺基等形成聚 合物盐或者生成离子基团的试剂 常用的是TEA，成盐剂用量一般与亲水性扩链剂等当量加入， 控制体系pH值在7-8左右
四、水性聚氨酯性能表述
4. 聚氨酯软段与硬段
硬段段组成； 除大分子醇或胺以外 常见影段 ； 异氰酸酯（MDI、TDI、IPDI）和扩链剂 硬段性能。 强度、韧性
四、水性聚氨酯性能表述
5. 力学性能
嵌段聚合物； 抗张强度以及断裂伸长率 ； 测试方法：拉力机 聚氨酯特点：氢键、嵌段和物理交联点
8. 玻璃化转变温度（Tg）
高聚物分子的链段开始运动的最低温度；
决定聚合物的低温弹性和高温时强度 ；
形态学观点：聚氨酯弹性体的玻璃化温度是由软段的性质和 软段的纯度决定的。
聚氨酯本质上有两个玻璃化温度
五、水性聚氨酯特点
1. 优点
水相为连续相，安全、环保、易保管与贮存； 固含高（相对油性），成本低 ；
三、水性聚氨酯的制备
1. 制备原料
普通扩链剂
普通扩链剂是相对于亲水性扩链剂而言的，在此指除了亲水性 扩链剂以外的扩链剂。普通扩链剂一般分为两大类，即二醇 类和二胺类。二胺类虽然反应活性高，但毒性大。 常用的小分子二醇扩链剂有1,4-丁二醇（BDO），其次是乙 二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、1,4-环己二醇、新戊二醇、 二甘醇、对苯二甲酸二乙二酯二醇等。常用的二胺扩链剂乙 二胺、己二胺、3,3-二氯-4,4-二氨基二苯甲烷（MOCA）等。
2. Water-based polyurethane
3. Polyurethane dispersion (PUD)； 4. Aqueous Polyurethane dispersion
一、聚氨酯概述
水性聚氨酯
1. 加入乳化剂，高速分散（外乳化法），稳定性差； 2. 结构中引入亲水链段（内乳化法），常用方法；
三、水性聚氨酯的制备
2. 制备方法
四、水性聚氨酯性能表述
1. 类型
芳香族和脂肪族水性聚氨酯； 聚酯、聚醚或混合型水性聚氨酯 阳离子、阴离子和非离子水性聚氨酯 ； 单组份、双组份水性聚氨酯 热固、热塑型水性聚氨酯 线型、交联型水性聚氨酯 改性（杂化）型水性聚氨酯
四、水性聚氨酯性能表述
三、水性聚氨酯的制备
1.
II.
制备原料
多异氰酸酯
脂肪族异氰酸酯，常用的主要有六亚甲基二异氰酸酯(HDI) 、3-异氰酸酯基亚甲基-3,5,5-三甲基环己基二异氰酸酯简 称异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、4,4-二环己基甲基二异氰 酸酯（H12MDI）和四亚甲基二异氰酸酯（TMXDI）等。 它们具有很好的光稳定性和柔韧性，同时耐水解性比芳香族 二异氰酸酯要好，因而用其合成的PU产品的储存稳定性好。 高品质的PUD一般采用脂肪族或脂环族异氰酸酯为原料。
八、水性聚氨酯发展趋势
现阶段对水性聚氨酯的要求
1. 尽量减少有机溶剂用量，最终达到无溶剂，将水性 聚氨酯变成真正意义上的环境友好材料 目前可采取的方法：
一是选择合适的配方与原料工艺降低预聚物的粘度 二是选择反应型稀释剂，待分散完全后再进行后续反应以减少 有机溶剂单体的存在
八、水性聚氨酯发展趋势
现阶段对水性聚氨酯的要求
2. 更高的力学性能与黏结强度，特别是初始黏结强度 目前可采取的方法：主要是在扩链、分散手段和微 观结构上做工作，更多的采用双组分水性聚氨酯
六、水性聚氨酯的改性
2. 有机硅改性水性聚氨酯
在涂膜中向表面富集，赋予涂膜优良的耐水性、耐 候性、耐酸碱性、耐高低温胜和良好的机械性能， 得到了广泛的研究与应用； 有机硅分子链上必须含有能与异氰酸酯中的NC0反 应的活性基团，如羟基、氨基、乙烯基、环氧基等
六、水性聚氨酯的改性
3. 含氟水性聚氨酯
制备方法
(1)PU乳液和PA乳液共混，外加交联剂进行共聚形成PUA复合乳液； (2)先合成PU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／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； (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 它丙烯酸酯单体进行乳液共聚 ，得到PUA共聚乳液
我国的水性聚氨酯研制开发多以PPG为主要低聚物多元醇 原料，近年来，PTMG由于其优良的机械强度以及耐水解性， 应用越来越广泛 。
三、水性聚氨酯的制备
1. 制备原料