水性聚氨酯改性的研究进展
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。
功能水性聚氨酯的改性研究进展
产 生羟 基 ， 而使 Ａ Ｔ Ｓ 性 的Ｐ 从 ＰＥ 改 Ｕ分 子 连 接 在 一
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其 外 围 由不 同 的有 机 基 团构 成 ， 以 进 行 不 同结 构 可 或性 能 的功 能化 ， 构筑 有 机 一 机 纳米 复 合材 料 的 是 无
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性 ＷＰ Ｕ乳 液 。所 得 的 改 性 ＷＰ Ｕ乳 液 非 常 稳 定 ， Ｕ Ｐ 膜 的耐水性 大大 提高 ， 是接 枝量 ６ 质量 分数 ） 但 ％（
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杆 硬 度 可 以达 到 ４ 。 过 Ａ Ｔ Ｓ 改 性 ， Ｕ膜 的 ２通 ＰＥ 的 ＷＰ
由于 Ｐ ｕ主 链 束 缚 了 共 聚 的 Ｐ ＭＳ 移 ，与 Ｄ 迁 Ｐ ＭＳ 聚 相 比 ， ＤＭＳ Ｄ 共 Ｐ 接枝 改 性 ＷＰ Ｕ更 有利 于 硅 氧 链 段 向涂 膜 表 面 迁 移 和 增 大 ＷＰ Ｕ膜 对 水 的接 触 角 ，
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…
丙烯 酸 接 枝 环 氧 树 脂 二 胺
纳米粉体材料改性水性聚氨酯的研究进展
广 泛应 用 于涂 料 、 粘 剂 、 物涂 胶 织
收 稿 日期 ：０ １ ７ ３ ２ １ ０ —１ 通 讯联 系 人
产值的 １％。 ０ 这不仅是因为涂料工
业投 资小 、 效快 、 济效益 高 ， 见 经 更
一
应、 量子尺寸效应等 ， 拥有一系列 新颖的物理和化学特性 ， 在众多领 域特别是在光 、 磁 、 电、 催化等方面
条新 途径 。
近年来 ， 其在化＿领域得到了 Ｔ
一
定的应用 ， 其中包括在涂料工业 中的应用 。据统计 ， 在发达 的工业 国家内， 涂料产值约 占化学工业年
２水性聚氨酯发展状况
声、 、 磁、 、 光 电、 热 力等特性均会 出
现质变 。 由于颗粒 尺寸变小所 引起 的宏 观 物理 性 质 的变 化 成 为小 尺
寸效应 。
族聚氨酯综合性能差 ， 芳香族聚氨 酯 易黄变 ， 了提 高水性 聚氨酯 这 为
些 方面 的性 能 ， 对水性 聚氨 酯 人们 采 取 了很多 的改性措施 。
Ｋｅ ｒ ｓ ｎ ｎ ｏ ｅ ； ｔ ｒ ｏ ｎ ｏ ｙ ｒ ｔ ａ ｅ ｃ ｍｐ ｓｔ； ｄ ｆ ａ ｉｎ ｙ ｗｏ ｄ ： ａ ｏｐ ｗｄ ｒ ｗａｅ ｂ ｒ ｅ ｐ ｌｕ ｅ ｈ ｎ ； ｏ ｏ ｉ ｍｏ ｉ ｃ ｔ ｅ ｉ ｏ
１ 引言
纳 米材 料 是处 在 原 子簇 和宏 观 物体 交 界过 渡 区 的一 种 典 型 系 统 ，其结 构既不 同于体 块材料 ， 也 不 同于 单个 的原 子 ， 特殊 的结 构 其 层次 使 它具 有 表 面效 应 、体积 效
水性聚氨酯的改性研究新进展
水性聚氨酯的改性研究新进展潘季荣;黄森;肖新颜【摘要】水性聚氨酯（WPU）广泛应用于建筑、涂料、电气绝缘及国防等领域,但是由于WPU制备过程中会引入亲水基团,导致其耐水耐油性、耐化学品性、耐候性等不如人意,需对其进行改性。
本文对WPU的最新改性方法,如有机硅改性、有机氟改性、丙烯酸酯改性、环氧树脂改性、纳米无机材料改性等进行了综述,并对WPU改性研究方向进行了展望。
%Waterborne polyurethane（WPU） had a widely application in the field such as construction,coatings,electrical insulation and defense.However,the special performance of the waterborne polyurethane can not meet the needs of most user duing to the introduction of hydrophilic groups in the synthesis of the polyurethane.Many attention has been paid to improve the water and oil resistance,chemical resistance,weather resistance of WPU.Several modification methods for waterborne polyurethane,including organosilicone modification,organofluorine modification,acrylate modification,epoxy resin modification and nano-material modification WPU,are summarized.And the future development trend of modified WPU is expected.【期刊名称】《河南化工》【年(卷),期】2012(000)003【总页数】5页(P21-25)【关键词】聚氨酯改性;有机硅;有机氟;丙烯酸酯【作者】潘季荣;黄森;肖新颜【作者单位】华南理工大学化学与化工学院,广东广州510640;华南理工大学化学与化工学院,广东广州510640;华南理工大学化学与化工学院,广东广州510640【正文语种】中文【中图分类】TQ323.8水性聚氨酯(WPU)是以水为分散介质，其分散液含有少量或者不含有机溶剂的聚氨酯。
水性聚氨酯的合成与改性研究进展
位 聚合法 。溶胶一 凝胶法是硅烷蟮化合物 的水解生成溶胶 ， 水解后 的化 合物与聚合物缩聚形成凝胶。 该方法反应条件温和 、 分散均匀 ， 缺点 是 母 体中引人大量的硅酸烷基醋 ， 其价格昂贵且有毒 ， 并使制得 的纳米材 料 脆性增大 。共混改性 是通过机械 混合 的方法 将纳米粒 子加 入到 Ｐ Ｕ 中 ， 方法工艺简单 、 该 经济 ， 但南于纳米粒子颗粒极易 团聚， 以纳米 粒 所 子在 Ｐ Ｕ中的分散性 很差。因此 ， 成功制备纳米涂料 的关键 是选择 合适 的丁艺条件 或对 纳米粒子表 面改性 ， 使纳 米粒子能稳 定地 分散到基 料
２ ３环氧改性 ＷＰ Ｕ Ｅ 改性 ＷＰ Ｐ Ｕ的 方 法 主 要 有 两 种 ： 是 化 学 共 聚 法 ， 种 方 法 主 要 一 这 是利用 Ｅ 上 的环 氧基和仲 羟基与 Ｐ 进行共 聚反应 ， 到预聚体 后再 Ｐ ｕ 得 在水 中乳化 ， 最后得到水性 的 Ｅ Ｐ改性 Ｐ Ｕ乳液。据文献报道 ， 随着体 系 中Ｅ Ｐ含量 的不 断增 加 ， Ｕ的力 学性 能有所 提高 ， 是乳液 的稳 定 ＷＰ 但 性逐 渐变 差 ， 因此 ， Ｐ的加入量 应严格 控制 在 １％以下 ， 是 南于 当 Ｅ ０ 这 Ｗ（ ＰＪ １％时 ， 聚 体 黏 度 过 高 而 无 法 乳 化 或 在 预 聚 过 程 中 发 生 凝 Ｅ ＞０ 预 胶 。二是形 成互穿 网络 （Ｐ ， ＩＮ）该方法是先合成 Ｐ Ｕ预聚体 ， 再将～定量 的Ｅ Ｐ均 匀 分 散 到 预 聚 体 中 ， 后 将 共 混 物 倒 入 水 中 乳 化 ， 此 制 备 的 最 由 乳 液稳定性 随着 Ｅ Ｐ含量 的 增 加 而 逐 渐 变 羞 。 该 改 性 方 法 的 致 命 弱 点 足乳液储存 稳定性 差 ， 这将很大程度 Ｉ 一 限制其实 际应厢 。一般 Ｅ＇ ｌ的用 量 为４ ％时 ， 乳液的稳定性最佳。
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。
有机硅改性水性聚氨酯的研究
有机硅改性水性聚氨酯的研究一、本文概述随着环保理念的深入人心和科学技术的不断进步，水性聚氨酯作为一种环境友好型高分子材料，在涂料、胶粘剂、皮革涂饰剂、纸张处理剂、纤维处理剂以及高分子膜等多个领域得到了广泛应用。
然而，传统的水性聚氨酯在某些性能上仍存在一定不足，如耐水性、耐溶剂性、耐候性等方面的性能有待提升。
因此，通过改性提高水性聚氨酯的性能成为了研究的热点。
有机硅材料以其独特的结构和性能，如良好的耐水性、耐候性、耐化学腐蚀性等，成为了改性水性聚氨酯的理想选择。
有机硅改性水性聚氨酯不仅继承了水性聚氨酯的环保性，还大幅提升了其耐水、耐候等性能，拓宽了其应用领域。
本文旨在深入研究有机硅改性水性聚氨酯的制备工艺、性能表征及应用性能，探讨有机硅改性对水性聚氨酯性能的影响机理。
通过系统的实验研究和理论分析，为有机硅改性水性聚氨酯的工业化生产和应用提供理论支持和技术指导。
本文也期望通过这一研究，为推动水性聚氨酯材料的发展和应用做出一定的贡献。
二、有机硅改性水性聚氨酯的制备方法有机硅改性水性聚氨酯的制备主要涉及到有机硅化合物的引入和水性聚氨酯的合成两个主要步骤。
以下将详细介绍这一制备过程。
需要选择适合的有机硅化合物进行改性。
常见的有机硅化合物包括硅烷偶联剂、聚硅氧烷等。
这些化合物具有良好的耐水、耐候和耐化学腐蚀性能，能够有效提高水性聚氨酯的性能。
在选择有机硅化合物后，需要进行适当的处理，如水解、醇解等，以使其能够更好地与水性聚氨酯反应。
水性聚氨酯的合成通常采用预聚体法。
将异氰酸酯与多元醇进行预聚反应，生成预聚体。
然后，在预聚体中加入扩链剂、催化剂、水等，进行链扩展和乳化，最终得到水性聚氨酯乳液。
在合成水性聚氨酯的过程中，将处理后的有机硅化合物引入反应体系。
有机硅化合物可以与预聚体中的异氰酸酯基团发生反应，形成硅氧键，从而将有机硅链段引入水性聚氨酯分子链中。
通过控制有机硅化合物的加入量和反应条件，可以实现对水性聚氨酯性能的调控。
水性聚氨酯及其改性方法
随着各国环保法规的确立和环保意识的增强，传统的溶剂型涂料中的挥发性有机化合物（VOC）的排放越来越受到限制。
因此，开发低污染环保型的水性涂料、粉末涂料、高固含量涂料和光固化涂料已成为开发的主要方向。
水性聚氨酯（PU）涂料具有良好的物理机械性能和优良的耐寒性。
但是，由于单一PU乳液存在自增稠性差，固含量低，乳胶膜的耐水性差，光泽性较差，机械强度不及丙烯酸树脂，且成本较高等缺陷，其应用受到一定的限制。
而聚丙烯酸酯（PA）乳液具有较好的耐水性、物理机械性能和耐候性能，故PU和PA在性能上具有互补性。
所以将聚氨酯乳液与聚丙烯酸酯乳液复合制备水性聚氨酯一聚丙烯酸酯（PUA）复合乳液，兼有聚氨酯乳液和聚丙烯酸酯乳液的优良特性，成本较低，具有较好的应用前景。
利用有机硅和有机氟对水性聚氨酯进行改性，将各自优点融合起来，突出了环保和高效的特点，获得了更优的特性，因而得到人们的广泛关注与快速发展。
有机硅材料具有耐高低温、耐老化、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。
另外，由于氟原子半径小，电负性强、碳氟键键能高，因此赋予了氟涂料极好的利紫外线和核辐射性、柔韧性，优良耐磨性，低表面能，高抗张强度，高电阻率和高耐候性，含氟的聚氨酯树脂涂料就是一种可常温固化的具优异性能的涂料品种。
1.2 水性聚氨酯概述聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称。
凡是在高分子主链上含有许多重复的-NHCOO-基团的高分子化合物通称为聚氨基甲酸酯（Ployurethnae，简称PU）。
通常所说的聚氨酯系由二元或多元有机异氰酸酯与二元或多元醇化合物（聚醚多元醇或聚酯多元醇）相互反应而得的，其大分子主链是由玻璃化温度低于室温的柔性链段和玻璃化温度高于室温的刚性链段嵌段而成的依据聚氨酯材料的本身结构，可以分为体形与线形，一般由于所用原料官能团数目的不同，可以合成体形或线形结构的高分子，如当有机异氰酸酯和多元醇化合物均为二官能团时，即可得到线形结构得高聚物，若其中之一种或两种，部分或全部具有三个及三个以上官能团时则得到体形结构的聚合物，由于聚合物的结构不同，性能也不一样，利用这些性质，聚氨酯类聚合物可以用在橡胶、塑料、纤维、涂料、猫合剂、皮革、染整纺织等方面[1]。
水性聚氨酯胶粘剂改性研究进展
交联 改性是 通过 化学键 的形式 将线 型 的聚氨酯
大分子交联成网状 结构 ， 将热塑型聚氨酯树脂转变
为热 固型树 脂 。按照 交联方 法 的不同 可 以分 为 内交 联法 和外交 联法 。
１ １ 内交联 法 ． 内交 联 法 合 成 的水 性 聚 氨 酯胶 粘 剂 为 网状 结
聚
・
氨
酯
工
业
２０ ０ ８年第 ２ ３卷 第 ６期
２０ ８． １２３ Ｎｏ． ０ Ｖｏ ． ６
１ ・ ０
Ｐ Ｌ ０ ＹＵＲ ＨＡＮ ＮＤ Ｔ ＥＴ Ｅ Ｉ Ｕｓ ＲＹ
水 性 聚氨 酯 胶 粘剂 改性研 究进 展
张 铭 胡 达 张孟雄 甘 光奉
（ 长江 大学工程技 术 学院 摘
中图分 类号 ：Ｑ ４ ３ ４ ２ Ｔ ３ ． ３
文献标 识码 ： Ａ
文章 编号 ：０ ５—１０ （０ ８ ０ ０ １ ０ １０ ９ ２ ２ ０ ） ６— ０ ０— ４
聚氨酯 （ Ｕ） 粘 剂 因具 有高 粘 接 强度 和 剥 离 Ｐ 胶 强度 ， 异 的耐 冲击 、 优 耐低 温 、 耐油和 耐磨性 ， 广泛 应 用于各个 行业 Ｉ。随着 人们 对 健康 和 环 保 意识 的 ２ Ｊ 不 断增 强 ， 一些 传 统 的溶 剂 型 聚 氨酯 胶 粘 剂产 品渐
方法 可 以提 高胶 膜 的性 能 ， 由于 预 聚时 相对 分 子 但
质量较大 ， 易引起乳化困难 ， 不能合成 出高交联度 、
高 固含量 的水性 聚氨酯 乳液 。另一 种方 法是在 聚氨 酯大 分子链 中接枝 可 以反 应 的 ２种 基 团 ， 且这 ２种
基 团在正 常情况 下不反 应 ， 只有 当乳 液体 系 的温 度 、 ｐ Ｈ值 发生改 变或受 到外 部 能量 （ 紫 外光 等 ） 用 如 作
水性聚氨酯在涂料领域广泛研究和应用
水性聚氨酯在涂料领域广泛研究和应用0综述了水性聚氨酯涂料的主要特点和应用,介绍了防腐蚀水性聚氨酯涂料、防水水性聚氨酯涂料、防霉杀菌水性聚氨酯涂料、阻燃水性聚氨酯涂料、抗涂鸦水性聚氨酯涂料等功能性水性聚氨酯涂料的特点和研究进展,并指出了功能性水性聚氨酯涂料的热点研究方向。
关键词:水性聚氨酯涂料功能性涂料进展聚氨酯(PU)是由含羟基、羧基、氨基等官能团的化合物与含异氰酸酯基化合物反应得到的高分子化合物,分子主链中除含有许多重复的氨基甲酸酯键(-NHCOO-)外,还含有醚键、酯键、脲键、脲基甲酸酯键。
聚氨酯被誉为性能最优异的树脂,以其制得的涂料具有许多优异的性能,如高硬度、耐磨损、柔韧性好、耐化学品、附着力强、成膜温度低、可在室温固化等。
但是,传统的溶剂型聚氨酯涂料在制备和施工的过程中都需添加不少有机溶剂,对人类健康和环境造成危害。
此外,双组分聚氨酯涂料中游离的多异氰酸酯(如TDI)对皮肤、眼睛和呼吸道有强烈的刺激作用,长期接触会引起慢性支气管炎等疾病。
因此,随着人们环保意识的加强和各国环保法律法规对挥发性有机化合物(VOC)排放量的限制,水性聚氨酯的研究与开发日益受到重视.水性聚氨酯是以水为分散介质,聚氨酯树脂溶解或分散于水中而形成的二元胶态体系,以其制备的水性聚氨酯涂料中不含或含有极少量的有机溶剂。
水性聚氨酯涂料,不仅具有无毒无臭味、无污染、不易燃烧、成本低、不易损伤被涂饰表面、施工方便、易于清理等优点,还具有溶剂型聚氨酯涂料所固有的高硬度、耐磨损等优异性能[3],因而在木器涂料、汽车涂料、建筑涂料、塑料涂料、纸张涂层以及织物和皮革涂饰等许多领域得到了广泛的应用。
为了满足人们在生产和生活方面对具有新型功能的水性涂料的需求,近年来,人们通过对水性聚氨酯改性或添加助剂开发出了许多具有特殊物理和化学性质的水性聚氨酯涂料,提高了水性聚氨酯涂料的功能性,扩大了水性聚氨酯涂料的应用范围。
本文综述了几种功能性水性聚氨酯涂料的最新研究进展。
水性聚氨酯复合改性的研究进展
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米粒子 复合 改性等 方法改性 水性 聚氨 酯方 面的研 究进展 ， 并展 望 了未来水性 聚氨 酯复合 改性 的发展 方向。 关键词 ： 水性聚氨酯 ； 复合 改性 ； 进展 中图分类号 ： Ｔ Ｑ ３ ２ ３ ． ８ 文献标识码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ １ ． ３ ５ ３ ９ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２ ． ０ １ ２ ０ ． ０ ４
１ ２０
第４ ２卷 ， 第２ 期
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工
２， Ｎｏ ． ２
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Ｅ ＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ Ｐ ＬＡＳ Ｔ Ｉ ＣＳ ＡＰ Ｐ ＬＩ ＣＡＴＩ ＯＮ
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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。
聚氨酯的应用及研究进展
水性聚氨酯胶粘剂的改性及研究进展摘要：本文主要介绍了水性聚氨酯的特点和粘接机理，综述了水性聚氨酯胶粘剂的改性方法及其研究进展。
同时对水性聚氨酯胶粘剂的应用及发展方向进行了展望。
关键词：水性聚氨酯；胶粘剂；改性；应用0 引言以水为分散介质的胶粘剂，称为水性胶粘剂。
水性胶粘剂是胶粘剂的发展趋势之一，与溶剂型胶粘剂相比，其具有无溶剂释放，符合环境保护要求，成本低，不燃，使用安全等特点，因此受到国内外广泛重视。
水性聚氨酯(WPU)胶粘剂是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂，也称为水系聚氨酯或水基聚氨酯。
依照其外观和粒径，可将水性聚氨酯分为三类，见表1表1水性聚氨酯按外观和粒径分类外观粒径/μm聚氨酯水溶液透明<0.001聚氨酯分散液半透明0.001~0.1聚氨酯乳液白浊>0.1 其中，后两者在有关文献中并不并不严格区分，统称为聚氨酯分散液或聚氨酯乳液。
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。
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。
1 结构与特性1.1 结构特点聚氨酯的分子链一般由“软段”和“硬段”两部分组成，故聚氨酯又可看作一种含有软链段和硬链段的嵌段共聚物[2]。
其中，软段一般由低聚物多元醇(通常是聚醚、聚酯或聚烯烃二醇)组成，一般呈无规卷曲状态，其玻璃化温度低于室温，链段非常柔软，因而称之为柔性链段(或软段)。
而硬段由多异氰酸酯或其与小分子扩链剂组成，链段比较僵硬，常温下伸展成棒状，链段不易改变自己的构象，因而被称之为刚性链段(或硬段)。
1966年Cooper s.L.等由聚氨酯的线性粘弹性行为首先提出了聚氨酯的微相分离理论[3]，指出，聚氨酯中存在大量氢键，聚氨酯独特的柔韧性和宽范围的物性可用两相形态学来解释：聚氨酯的硬段相起增强作用，提供多官能团度物理交联，软段基体被硬段耜区交联。
聚氨酯的优良性能首先是由于微相区形成的结果，而又不单纯是硬段与软段之间的氢键所致。
《水性聚氨酯防护型涂层的合成及改性研究》
《水性聚氨酯防护型涂层的合成及改性研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，对材料表面的防护性能要求越来越高。
水性聚氨酯防护型涂层因其优异的物理性能、化学性能和环保性能，在众多领域得到了广泛应用。
本文旨在研究水性聚氨酯防护型涂层的合成及改性方法，以提高其性能并拓宽其应用范围。
二、水性聚氨酯防护型涂层的合成1. 原料选择水性聚氨酯防护型涂层的合成主要原料包括多元醇、异氰酸酯、催化剂、扩链剂、溶剂等。
其中，多元醇和异氰酸酯是合成聚氨酯的主要原料，选择合适的原料对涂层性能具有重要影响。
2. 合成过程水性聚氨酯的合成过程主要包括预聚体的制备、扩链反应及水性化等步骤。
首先，将多元醇与异氰酸酯进行预聚反应，生成预聚体；然后加入扩链剂和催化剂进行扩链反应；最后将产物分散于水中，形成水性聚氨酯分散液。
三、水性聚氨酯防护型涂层的改性研究1. 物理改性物理改性主要包括添加填料、改变涂层结构等方法。
通过添加具有特定功能的填料，如纳米材料、陶瓷粉末等，可以提高涂层的硬度、耐磨性、耐候性等性能。
此外，通过改变涂层结构，如调整涂层的厚度、孔隙率等，也可以提高其防护性能。
2. 化学改性化学改性主要通过引入新的官能团或改变聚氨酯分子链的结构来提高涂层的性能。
例如，通过引入具有优异防腐性能的官能团，可以提高涂层的耐腐蚀性能；通过改变分子链的柔韧性，可以提高涂层的柔韧性和附着力。
四、实验方法与结果分析1. 实验方法采用不同的合成工艺和改性方法，制备一系列水性聚氨酯防护型涂层样品。
通过实验测试其性能，如硬度、耐磨性、耐候性、耐腐蚀性等。
同时，利用现代分析手段，如红外光谱、扫描电镜等，对涂层的结构进行表征。
2. 结果分析实验结果表明，通过合理的合成工艺和改性方法，可以显著提高水性聚氨酯防护型涂层的性能。
例如，添加纳米材料可以显著提高涂层的硬度和耐磨性；引入具有优异防腐性能的官能团可以显著提高涂层的耐腐蚀性能。
此外，通过调整涂层的结构，如改变孔隙率或厚度，也可以实现对其性能的优化。
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。
水性聚氨酯的改性研究新进展
潘 季 荣 等 ： 性 聚 氨 酯 的 改 性 研 究 新 进 展 水
・ １・ ２
・ 述与 述评 ・ 综
水 性 聚 氨 酯 的 改 性 研 究 新 进 展
潘季荣 ， 黄 森 ， 肖新颜
（ 华南理工大学 化学与化工学院 ，广东 广州 ５０ ４ ） １６ ０
摘
要： 水性聚氨酯（ Ｕ） ＷＰ 广泛应 用于建筑 、 涂料 、 电气绝缘及 国防等领域 ， 但是 由于 ＷＰ Ｕ制备过程 中会 １入 亲水 １
关键词 ： 聚氨 酯改性 ； 有机硅 ；有机氟 ；丙烯酸酯
中 图 分 类 号 ：Ｑ ２ ． Ｔ ３３８ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０３— ４ ７ ２ １ ） ２— ０ １ ０ １０ ３ ６ （ ０２ ０ ０２ — ５
Ｎｅ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｐｒ ｇ ｅ ｓ ｏ ｏ ｉ ｃ ｔｏ ｆ Ｗ ａ ｅ ｂ ｒ ｅ Ｐ０ ｖ ｅ ｈａ ｗ ｓ ａ ｃ ｏ ｒ ｓ ｆ Ｍ ｄ ｆ ａ ｉ ｎ ｏ ｉ ｔ ｒ ｏ ｎ ｌ ｕｒ ｔ ｎｅ
环氧 树脂 改性 、 纳米 无 机 材料 改性 等 最新 的改 性 方 法及研 究 进 展 进 行 评 述 ， 指 出 ＷＰ 并 Ｕ未 来 的 发 展 方 向。
性能 ， 广泛的应用于胶黏剂 、 纺织 、 涂料和医药等领 １ 有 机 硅 改 性
域 ¨ ２。但 是 ， 一 的水 性 聚 氨 酯 乳 液 成膜 干燥 时 Ｉ 单
ｃ ａｉ ｇ ， ｌ ｃｒｃ ｌｉ ｓ ｌ ｔ ｎ ａ ｄ ｄ ｆ ｎ ｅ ｏ ｔｎ ｓ ｅｅ ｔｉ ａ ｎ ｕ ａｉ ｎ ｅｅ ｓ ．Ｈｏ ｖ ｒ ｔ ｅ ｓ ｅ ｉ ｌｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｏ ｈ ｔ ｒ ｏ ｅ ｏｙ ｅ ｏ ｗｅ ｅ ，ｈ ｐ ｃａ ｅ ｆｒ ｎ ｅ ｆ ｔｅ ｗａｅ ｂ ｒ ｐ ｌｕｒ — ｎ
水性聚氨酯的交联改性研究进展
的交联改性方法 ， 包括内交联改性水性聚氨酯、外
交联 改性 水性 聚 氨酯 及其 作用 机理 ； 述 了近年 来 综 国 内外最 新研 究进展 ， 旨在 加深 人们 对 水性 聚氨 酯
的研 究 了解 。
剂 Ｄ ｓ ｏ ｕ － ３） 一种 多异氰 酸酯） ｅｍ ｄ ｒ Ｎ ３ ［（ （ ］ 合成 了具有 内交联
一
等利 用功 能性 定支化度和 交联度的水性聚氯 酯产品。韩文松 用酒 在 交联 基团的单组 分水性聚氨酯 。王 爱东！ 等
０ －ｌ ｌ ｌ
ｊ
拂 ＿ Ｃ ａｎｓ ｅｉ ｏｔｇ Ｒｖｗ ｉ ｅ
单体双丙酮丙烯酰胺与二乙醇胺进行迈克尔加成 ，合成 了
１１ 二甲基一 一 ，一 ３ 丁酮 ） 丙酰胺 ，采用这种扩链剂将酮羰
多异氰酸酯和扩链剂 。在制备聚氨酯预聚体 时 ，采 用少量 肼 交联 反应 已被广 泛用 于制备 室温 固化 的单组 分水性 聚 三 （ 官能度 的聚醚或聚酯 多元醇替代低聚 物二元醇或采 氨酯。 目前 最常用到的含羰基单体是双丙酮丙烯酰胺 ，含 多） 用三 （ 官能度的异氰酸酯 替代部分二异氰 酸酯为原料 ， 多） 酰肼基 团的化 合物主要是己二酸二酰肼。制备时一般先将 或使 用少量小分子三 元醇 （ 如三羟 甲基丙烷 、三乙醇胺 ） 作 双 丙酮 丙烯酰胺 引入到聚氨酯预聚体 中，待预聚体 中和后 为扩链剂 ，就可 以向聚氨酯分子 中引入 内交 联 ，得 到具 有 进 行乳化分 散时向水相 中加入己二酸二酰肼 ，合成具有潜
存在 ，属于单组分水性聚氨酯范畴。 中性或者弱酸 弱碱条件下 ，乳液 中水的存在抑制 了其反应
的进行 ，两者可以稳定共存 。在成膜过程 ，随着涂膜 中水
１１ 多官 能度 支化 交联 ．
磺酸型水性聚氨酯的合成及改性研究进展
的经 济价值 和 市场前 景 。 本 综述 主要 介 绍 了 Ｓ Ｕ 的合 成 方 法 ， 点 介 ＷＰ 重
绍 了在 聚醚 、 聚酯 多元 醇 等 聚 氨 酯 软 段 上 引入 磺 酸
ＬｅＨ Ｔ， ｅ 等 使 用三 羟 甲基 丙烷 开环 制得含 磺
酸盐 基 团的聚 醚多元 醇 （ Ｅ Ｓ ， 其 与 Ｄ Ａ及 二 Ｐ Ｓ ）将 ＭＰ
２１ ０ ２年第 ２ ７卷 第 ５期
２ ２ Ｖｏ ． ７ Ｎｏ ５ ０１ ． １ ２ ．
聚 氨 酯 工 业
ＰＯＬＹＵＲＥＴＨＡＮＥ ＮＤＵＳ Ｉ ＴＲＹ
磺 酸 型 水 性 聚 氨 酯 的 合 成 及 改 性 研 究 进 展
杨 文龙 杨 建军 吴庆 云 张 建安 吴 明元
（ 安徽 大 学化 学化 工学 院 安徽 省绿 色高分子 材料 重 点 实验 室
更加简单、 高效 ， 可 以实 现 连续 化 生 产 。另 外 ， 并 最
重 要 的是 Ｓ Ｕ 无 需 中 和 ， 利 于 环 保 ， 有 重 要 Ｗ 量 分 数 达 到 ５ ％ 的 Ｓ ＩＤ ） 制 ０ Ｗ—
Ｐ ｕ胶粘 剂 ， 其拉 伸强 度 、 粘强 度和 耐热性 能较好 。 初
（ ＭＰ 自身 的特点 ， Ｄ Ａ） 存在 反 应 时 间长 、 连续 化 生 产 难 和胺 类 中和剂 气味重 、 液 固含量 较低 、 粘强 度 乳 初 较差 和 胶膜 力学 性 能 差 等 缺 陷 ， 制 了 ＷＰ 的应 限 Ｕ
用 。针对 这一 问题 ， 有研 究 发现 在 聚 氨 酯 分 子链 中
关键 词 ：磺 酸型 聚氨 酯 ； 软段 ； 硬段 ； 合成 ； 性 改
中 图分 类 号 ： Ｑ ３ ３ ８ Ｔ ２ ．
辐照水性聚氨酯的复合改性研究与应用进展
子 ， ３ 引发材料 中带 不饱 和双 键 的化 合物 发生 聚 ｊ
合 。但 目前 辐 照 ＷＰ Ｕ主 要 是 射 线 （ ｏ ０ 辐 照 Ｃ－ ） ６ 合 成 聚氨酯 高 分子乳 液 和 紫 外 光 （ Ｖ） Ｕ 固化 聚 氨 酯 涂 料 。辐 照交联 ＷＰ Ｕ未 经 复 合 改性 仍 存 在 初 粘 力
从 ３ ． ｙ／ ｍ降 到 ２ ． ｙ ／ ｍ， ９ ８ｄ ｎ ｃ ９５ｄ ｎ ｃ 而且 Ｐ Ｍ Ｄ Ｓ的加
烯酸甲酯（ Ｍ ） Ｍ Ａ 混合单体降低体系粘度； 经过机械
乳化 、 中和 、ｏ６ 射 聚合 ， 得 了水 性 聚 氨 酯一 Ｃ －０辐 制 丙 烯酸酯 （ Ｕ 复合 乳 液 。 以 Ｃ － Ｐ Ａ） ｏ６ ０辐射 聚合 制备 的 丙烯 酸酯 改性 ＷＰ 比化 学 聚合 法具 有 明显 的优 势 ， Ｕ 其乳液平均粒 径 由 １３５ｎ 降至 １０ｎ 乳 液 固体 ４． ｍ ０ ｍ， 质量分 数 由 ３．％ 提 高至 ３．％ ； 的拉 伸强 度 由 ７５ ８６ 膜 １． ａ 高至 ｌ． Ｐ ， 的吸水率 由 ７４ ５３ＭＰ 提 ８３Ｍ ａ膜 ．％降至 ５６ ， ．％ 热分解温度 由 ３０℃升高 到 ３０℃ 。 ２ ８
Ｃ －０辐 射装 置 实施 乳 液 聚 合 ， 有 不 需 要 外 ｏ ６ 具
加 引发 剂 ， 需要 加 热 ， 不 引发 速 度 连续 可 控 的特 点 。 由于辐 射法 在产 品质 量 和生产 成本两 个方 面均 比化
性， 由于经 辐 照后 ＷＰ Ｕ涂 料不 仅 提 高 了交 联 度 ， 而 且不 含溶 剂或 只含 少 量 的 惰性 稀 释 剂 ， 有 对 环 境 具
１ ０ 和聚 醚二元 醇为原 料制 备 ＷＰ 然后 以原 位 聚 ０） Ｕ，
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水性聚氨酯改性的研究进展（马宁大连工业大学化工与材料学院116034）[摘要]: 详细叙述了水性聚氨酯的各种改性技术,如交联改性,聚丙烯酸酯,环氧树脂改性,有机硅改性,纳米技术改性,天然产物改性等,并对水性聚氨酯的发展前景进行了展望。
[关键词]:水性聚氨酯；改性技术;；展望；环氧树脂;；有机硅树脂ResearchProgressinModificationT echonologyoftheWaterbornePolyurethane Abstract: The modifications techonology of waterborne polyurethane, such as the crosslinkin gpolyacrylates ,epoxyresin, organosilicon, hano-technology and natural product modifications arediscussed.The prospect of waterbome polyurethane for the future are put forward.;Key words: waterborne polyurethane ;modificationtechonologyprospect为提高水性聚氨酯涂膜的耐水性和机械性能,可合成具有适度交联度的水性聚氨酯乳液。
首先通过,如多元醇、多元胺扩链选用多官能度的合成原材料剂和多异氰酸酯交联剂等合成具有交联结构的水性聚氨酯分散体。
然后添加内交联剂或外交联剂实现交,即内交联和外交联。
2.1内交联法该法合成水性聚氨酯是在聚氨酯大分子中引入个或个以上官能团的单体,生成具有部分交含有联或者支化分子结构的聚氨酯胶束;另一种是在水性聚氨酯乳液中加入可以与乳液稳定共存的内交联剂而这些内交联剂只有在使用时由乳液体系的HLB值、温度、外部能量如紫外光辐射等因素的变化才与聚氨酯树脂中的官能团发生交联反应,生成具有网状个结构的热固性聚氨酯树脂。
在大分子中引入含有3或3 个以上官能团的单体生成部分交联或支化结构,即将的聚氨酯树脂的合成一般是采用预聚体分散法交联单体如三聚体或三羟甲基丙烷等与低相对分子质量的聚氨酯预聚体充分混合,在水中分散后再加入扩链剂如乙二胺进行扩链反应。
这种方法合成的具有部分交联结构的水性聚氨酯相比于丙酮法制备的水,具有不消耗溶剂(丙酮)且能同时获得高固性聚氨酯含量等优点。
,还可采取丙酮法制备这类除预聚体分散法以外内交联型水性聚氨酯,即在预聚体分散前就用部分三官能度的单体如三羟甲基丙烷代替双官能团的单体,用少量丙酮为溶剂解决由于预聚体扩进行扩链反应链后相对分子质量增加而引起的黏度变大的问题,在分散形成乳液后再将丙酮等低沸点溶剂减压脱去,采用这种方法制备的水性聚氨酯具有相对分子质量分布窄、结构及粒径大小可变范围易控制、反应稳定性,但最大的缺点是制备的乳液的涂膜耐溶剂好等优点特别是耐丙酮性能差且工艺复杂,不利于工业化生产。
2.2外交联法添加外交联剂的水性聚氨酯亦称为水性双组分聚氨酯,水性聚氨酯为一组分,交联剂为另一组分。
在,将两组分混合均匀,成膜过程中发生化学反使用时应,形成交联结构。
消除涂膜的亲水基团,可大幅度提高涂膜的耐水性,同时也适当提高了涂膜的力学性,聚氨能。
水性聚氨酯的结构决定着外交联剂的组成酯分子中带羟基、氨基时,常用的外交联剂有水分散多异氰酸酯、氮杂环丙烷化合物、氨基树脂等;聚氨酯,常用的外交联剂有多元胺、环丙分子中带有羧基时烷的化合物及某些金属化合物,如Al(OH)3，Ca(OH)2等。
为了更好地改善聚氨酯的性能,可同Mg(OOCH3)2时添加内交联剂和外交联剂,通过双重作用对聚氨酯进行交联改性。
聚丙烯酸脂改性聚丙烯酸酯( )具有优异的耐光性、户外曝晒耐久性,即耐紫外光照射不易分解变黄,能持久保持,有较好的耐酸碱盐性,极好的柔原有的色泽和光泽韧性和最低的颜料反应性。
将丙烯酸和聚氨酯两类聚合物在微观状态下制备得到的丙烯酸聚氨酯杂合,可以弥补单一聚氨酯水分散体自增稠性水分散体差、固含量低,乳胶膜的耐水性差,光泽性较差和单一,柔韧性差,不耐溶剂的缺丙烯酸水分散体热粘冷脆点,获得优势互补性能。
水性聚氨酯丙烯酸酯复合乳/液可以将聚氨酯较高的拉伸强度和抗冲强度、优异的,较低耐磨性与丙烯酸酯树脂良好的附着力、耐候性的成本有机结合,制备出高固含量、低成本以及达到使用要求的水性树脂。
丙烯酸酯改性聚氨酯乳液大致有物理共混改性和合成共聚乳液两种方法。
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,形成聚氨酯丙烯酸酯共混复合乳液;- (PUA)（2）先合成聚合物乳液,以此为种子乳液再,形成具有核壳结构的进行丙烯酸酯乳液聚合/ 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复合乳液。
这些方法巧妙地提高了PU乳液和PA乳液的相容性。
( 4) 合成带双键的不饱和氨基甲酸酯单体C=C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。
2.3有机硅改性简称聚硅氧烷是一类以重复的聚有机硅氧烷(Si-O )键为主链,硅原子上直接连接有机基的聚合物。
习惯将硅烷单体及聚硅氧烷统称为有机硅。
由于有,使它具有低温柔顺性好、机硅这种特殊结构和组成表面张力低、生物相容性好、耐燃、耐候性好、耐水性好、热稳定性好等优点。
采用化学合成方法将聚氨酯-有机硅氧烷结合起来,在聚氨酯的分子中引入憎水基团,可以大大降低体系的膜表面张力极大地降低了膜的表面能,使得原本发粘的聚氨酯水性乳液涂膜的粘,同时还能有效提高涂膜的硬度和耐老化性明显下降性能。
有机硅改性聚氨酯可以通过物理共混来进行,例,利用水性聚氨酯和聚硅氧烷乳液进行物理共混改性。
聚氨酯可以改善聚硅氧烷乳液的耐油性,而聚硅氧烷乳液可以改善水性聚氨酯的耐水和耐溶剂性,两者共混可获得取长补短的效果。
有机硅共混改能性通常是将有机硅用作改性剂添加入聚氨酯体系中,改善聚氨酯制品某方面的性能。
由于乳化剂的存在,共混改性对膜的性能有负面影响,共混改性仅仅是简单的机械混合,无化学键形成,羟基硅油易于迁移,造成硅感时效短。
因此,有机硅改性聚氨酯最常用方法是共聚改性。
通过两端带有反应性官能团的聚硅(最常见的是聚二甲基硅氧烷,或氧烷低聚物PDMS)与多异氰酸酯经逐部分甲基被取代后所得聚硅氧烷步加成,聚合而制得嵌段共聚物。
用于改性聚氨酯研究的有机硅化合物主要是含有羟基封端的羟基硅油、氨基或烷氧基封端的硅烷偶,带有活性端基的聚硅氧烷与端异氰酸酯基的联剂等,制成有机化合物或预聚体通过加成聚合和扩链反应硅改性聚氨酯。
有机硅共聚改性水性聚氨酯制备方法主要有合成与扩链两种不同的方法。
所谓合成法是在合成过程中将羟基硅油或氨基硅油引入聚氨酯链段,合成过程反应平稳。
但中。
羟基硅油的反应活性适中,并且在聚氨酯溶解氨基硅油的氨基氢反应活性很高度有差异,所以聚合反应都需要在溶剂的存在下进行;扩链法是指在预聚体乳化的过程中扩链引入氨基硅油,如有人报道了利用侧链氨基硅油来改善水性聚氨酯的研究。
2. 4丙烯酸酯（接枝或嵌段）共聚改性在各种改性方法中,最引人注目的是聚氨酯丙烯酸PUA复合乳液的研究。
丙烯酸酯具有优异的耐光性、耐候性、耐酸碱腐蚀性及最低的颜料反应性。
但存在硬度大、耐溶剂性差等缺点。
而用丙烯酸酯对水性PU改性,能把二者的优点结合起来,使其胶膜柔软,耐磨、耐水解性能优异,可大大拓宽其应用范围。
Hirose 等采用无皂聚合技术制备了一种具有核2壳结构的聚氨酯2丙烯酸接枝共聚物,利用热力学分析法讨论了乳胶粒内部及乳胶粒之间交联反应的影响因素,还用接触角测量仪对乳胶粒的微观结构及胶膜的表面组成和性能进行了表征和研究。
WilliamsN等先制备出亲水性的聚氨酯预聚物,再加入丙烯酸类单体和扩链剂、催化剂进行自由基聚合反应,得到核壳无交联型的丙烯酸2聚氨酯杂化乳液。
干燥后胶膜的耐磨性、耐水性和抗污性均有提高。
我国对PUA复合改性研究也日趋活跃,杨文堂等相继进行了丙烯酸树脂改性水性PU的方法、热行为分析、红外光谱分析、结构及规律和性能的研究。
2.5环氧树脂复合改性环氧树脂具有优异的粘接性、热稳定性、耐化学性,而且是多羟基化合物,可直接参加水性聚氨酯的合成反应,可以将支化点引入聚氨酯主链,使之形成部分网状结构,提高水性聚氨酯胶粘剂的综合性能。
郭俊杰等合成了用于复合膜粘接的环氧树脂改性水性PU胶。
该胶粘剂对多种复合膜都有较强的粘接性能,且稳定性好,在固含量为30%时仍然具有较高的粘接强度。
华南理工大学化工研究所采用环氧树脂E244作为大分子扩链剂,充分利用环氧树脂的环氧基和羟基参与反应,合成的水性PU树脂性能优异。
引人环氧树脂制成的水性PU胶膜外观良好,具有良好的初粘性,且耐水性、耐溶剂性、耐热蠕变性、固化速度都有较大提高。
王武生等用环氧硅氧烷改性水性PU,使水性PU中的羧基或羧基季铵盐与交联剂中的环氧基及硅氧烷基发生水解缩合反应,制备了一种环氧硅烷改性的水性PU,性能优良且无毒、使用安全。
2.6无皂乳液聚合无皂乳液聚合是指在反应过程中完全不加乳化剂或仅加入微量乳化剂小于CMC 的乳液聚合过程。
与传统的乳液聚合相比,无皂聚合避免了乳化剂的隔离、吸水、渗出等影响,能得到单一分散、表面洁净的胶乳粒子;可以消除乳化剂对环境的污染,克服产物中残留乳化剂带来的缺陷,使聚合物具有高耐水性,优良的光学和热学性能。
乳液型复膜胶中含有小分子乳化剂,容易向表面迁移,并使产物耐水性、粘附性等下降。
由于本身黏度大、流平性差,给操作带来很多不便。
无皂聚合法可以克服这些缺点。
张初银等用丙烯酸酯作为溶剂先制得水性PU预聚体,然后加入引发剂通过自由基聚合得到PUA复合乳液。
过程中不需乳化剂,乳液耐水性、成膜性等性能良好。
杨建军等采用具有自乳化功能的二羟甲基丙酸DMPA、聚醚、TDI与甲基丙烯酸羟丙酯反应生成PU种子乳液,再与丙烯酸单体发生接枝共聚,制得丙烯酸改性PUA无皂乳液。
研究表明,制备的无皂乳液耐水性、耐溶剂性及力学性能等均优于未改性PU乳液。
但是无皂聚合研究范围还不够广泛,大多集中在丙烯酸酯类的研究上,聚合机理研究也不够成熟。
由于没有乳化剂的保护,尚难以制得高固含量、高稳定性的乳液。
2.7多元改性J. Edward等开发的以聚氨酯2丙烯酸酯2醇酸树脂三元共聚物为基体的改性水性PU,具有很好的户外耐光性、流动性以及耐刮伤性能等。
Li Y J等研究表明,随着聚硅氧烷含量增加,材料的表面能降低,相分离程度也逐渐加剧,使得材料力学性能大大降低。
李永清等以TDI、聚醚二元醇为主要原料制得2NCO封端的预聚体,并按一定比例引入环氧树脂、氨丙基聚硅氧烷、多元胺固化剂。