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。

相比与传统的溶剂型聚氨酯涂料，其硬度和光泽稍低，而且耐溶剂性能也不好。

一般通过改性(尤其是交联改性)来提高其各项性能，经过交联改性后，水性聚氨酯涂料具有良好的机械性能、耐老化性、贮存稳定性、耐水性及耐溶剂性，与传统的溶剂型聚氨酯涂料相比其各项性能均有提高。

单组份水性聚氨酯主要包括单组份线型水性聚氨酯和单组份交联型水性聚氨酯。

单组份线型水性聚氨酯具有线性大分子结构，很少含支链。

其拥有很高的断裂伸长率，但产品的耐水性和耐溶剂性较差，可以在通常的条件下干燥，无需强制干燥和烘干。

与之相比，单组份交联型水性聚氨酯在强度、硬度、耐水性、耐溶剂性等方面都有了较大提高，但其断裂伸长率略显不足，为了弥补这个缺陷，可对其进行如下改性：利用多元醇或多异氰酸酯进行交联；封闭异氰酸根法；外加交联剂法。

单组份涂料可直接使用，但有些单组份涂料性能较差，不能满足需要，必须添加交联固化剂，组成双组份涂料。

(2)双组份水性聚氨酯涂料
双组水性分聚氨酯涂料一般由含(-NCO)基的多异氰酸酯固化剂和含(-OH)基的水性多
元醇组成,具有附着力强、成膜温度低、硬度大、耐候性、耐磨性以及耐化学品好等优越性能。

在使用前将两组分混合发生化学反应而交联成膜。

其基本原理如下：
异氰酸根+聚酯(醚)多元醇→氨基甲酸酯
双组份水性聚氨酯涂料的性能也有不足之处，聚氨酯分子中亲水离子基团的引入，羟基组分或水分散多异氰酸酯分子中采用表面活性剂，均会导致涂膜对水的敏感性；水汽在成膜过程中产生的CO2气泡残留在涂膜中导致涂膜起泡、缩孔和失光；由于体系具有很大的表面张力大而导致对基材和颜料润湿性差；水性涂料对铁质基材可能引起的“闪蚀”等。

今后应加强复合型水性聚氨酯的研究，在聚氨酯链上引入氟、硅等具有特殊功能的分子结构，使涂膜具有更多、更强的功能性。

(3)复合型水性聚氨酯
含硅水性聚氨酯涂料
有机硅结构中含有Si-O键，其键能高达422.2kJ/mol，硅氧烷的分子体积大，内聚能密低，有良好的疏水、耐磨等性能。

将有机硅引人聚氨酯材料中使改性后的材料兼具有硅和聚氨酯两者的优异性能，提高了材料的耐热、耐寒、憎水防潮性、耐磨、电绝缘性等性能，扩大了聚氨酯材料的使用范围，具有很好的发展前景。

含氟水性聚氨酯涂料
氟具有强的电负性，吸电子能力强，使C-F键极化性的可能性很低；含C-F键的高分子聚合物分子间作用力较低，使得含氟聚合物具有强的拒水拒油的特性以及较低的表面自由能。

如果将含氟高分子聚合物引入水性聚氨酯中，既能赋予涂膜耐化学品、耐磨性、耐热、高耐候性、低表面能、防霉阻燃、拒油和拒水等优异性能，同时又极有可能消除因对水性聚氨酯进行亲水改性而导致涂膜耐水性下降的弊病。

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