水性聚氨酯涂料的研究进展
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第 ３ 总第７ 期） 期（ ７
福 建 建 材
５
水性 聚氨 酯 涂 料 的研 究 进 展
陈 国新 赵 石林
（ 南京工业大学材料学院． 江苏 南京 ２００ ） １０９
摘 要 本 文根据水性氨酯涂料 的最新发展情况 ， 综述 了单
强度 膜易 度定 耋 成容， 稳 螽磊 强
甜 田
某 些 油性 涂 料易 发 霉 ，需 对 个别 溶 剂 的抵抗 性 ，不 如 旺 添 加 防霉 剂 油 性涂 料
２ １ 水 性 单组 分聚 氨酯 涂 料 ．
粘 结 性 通 常 优 于 水 性 涂 粘结 性 广 泛 ，对某 些基 质 的 ｔ 钴 叮 铂 旺 料 ， 别是 对 已粉 化表 面 粘结 性 不如 油性 涂 料 日 特
组分 ， 双组 分 和 改性 水 性 聚氨 酯 涂料 的特 及 新进 展 ． 对 水 性 并 氨 酯 涂 料 在 某 些领 域 的 应 用 进 行 了探 讨 ， 同时 指 出 了水 性 氨
２ ＭＰ ） 并 能 常温 干燥 ， 耐水 性 和耐 溶剂 性很 差 ， ０ ａ， 但 硬度 、 面光泽 度 和鲜 艳性 都较 低 。 表
物理混 合 改性 发展 为 化学改 性 （ 原位 聚合法 ） ，即丙
涂料 、 耐擦 洗 内墙 涂料 、 磨地 坪涂 料 、 耐 木器 漆 、 汽车 漆 及 防水涂 料 等 。但 由于溶 剂 聚氨 酯 涂料 含有 有 毒 溶 剂 ， 重污 染环 境 ， 严 特别 是溶 剂 型双 组分 聚氨酯 中
的异氰酯酯 ， 毒性极高 ， 危害健康 ， 以， 所 溶剂型氨酯 在国际上的使用量越来越少 ，世界先进国家已逐步 取 消对 溶剂 涂 料 的认证 。取 而代 之 的水性 氨酯 涂料 ，
目前 已成 为 世 界 先进 国家 的标 准 涂料 之 一 。水 性 聚 氨 酯 涂料 是 以水 性 聚氨 酯 树脂 为 基料 并 以水 为分 散 介 质 的一 类 涂料 ， 具有 不燃 、 毒 、 无 无环境 污染 、 火 无 ’ 隐患 等 优点 （ 表 １ ， 灾 见 ） 因而越 来越 受 到重视 ， 为 成
wk.baidu.com水性单组分聚氨酯涂料是应用最早 的水性聚氨
酯涂料， 具有很高的断裂延伸率和适 当的强度 ， 并能 常温干燥 。因为高分子量合物不能形成 良好而稳定 的水分散体 ，所以传统的单组分水性聚氨酯涂料通 常 是较低 的分 子量 或 低 交联 度 。与 溶 剂型 双 组 分 氨 酯涂 相 比 ，单组 分 水 性 聚氨 酯 涂 料 的耐 化 学 性 和耐 溶剂性不 良， 硬度 、 表面光泽度和鲜艳性都低 。 分子链上不含交联基 团的水性聚氨酯所形成的
表 ２所示 ：
表 １ 列出 了水性 与 溶剂 型 聚氨酯 涂 料的性 能 比较
性 能 溶剂型（ 性） 油 聚氨 酯涂 料 水性 聚 氨酯 涂料
表 ２ 芳 香族 水性 聚 氨 酯和 脂 肪 族 水性 聚 氨 酯 性 能
及价 格对 比
毒
忡 危 害健 康 、 染环 境 ， 味 环保 型 ， 气味 或低 气味 ， 污 气 无 非 “ 重 ， 燃物 品 易 易燃 品
保性 萎佳日下色 色优 色 ’晒颜 保性异
２ 水性聚 氨酯涂料 的种 类和特点
水性聚氨酯树脂主要有三类 ， 即单组分聚氨酯、
双 组 分 聚酯 和改 性 聚氨 酯 。水 性 单 组分 聚 氨具 有 很 高 的 断裂 延伸 率 （ 可达 ８ ０ ）和适 当的强 度 （ 达 ０％ 可
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福 建 建 材
２０ 芷 ０２
涂 料 属 物理 干 燥 成 膜 ，所 以线 性 聚 氨酯 分 子 不 能提 供 象 共 价 交联 那 样 的性 能 。为 了进 一 步提 高 水性 聚
氨酯 涂 料 的机 械 和 耐化 学 品性 能 ，可 引 入反 应性 基 团 进行 交 联 。近来 将 多官 能 环 乙 亚胺 作 为 添加 交联
涂 料 发 展 进 程 中存 在 的 问题 。
关 键词 水性涂料 ； 聚氨酯涂料； 进展
ｌ 水 性聚氨酯涂料 的性能
聚氨 酯 涂 料具 有 优 异 的耐 磨 性 、柔 韧性 、流 动
性、 机械性能及耐化学品性 ， 同时还有光亮 、 附着力 强等 特点 。聚氨酯 涂料 应用 广 泛 ， 可用 于耐久 性外 墙
目前 国 内外很 多 厂 家 已开 发 了水性 双 组 分 聚 氨 酯涂 料 ， ＶＯ 其 Ｃ显著 降低 ， 能优 于 或 等同 于溶 剂 型 性 双 组分 聚氨 酯涂料 。在水 性双 组分 聚 氨酯 涂料 中 ， 水 是 过量 的 ， 反应 以异氰 酸根 与 羟基 的 么应 为 主 。原 其 因在 于 ： 异氰 酯根 与 羟基 、 等 的反应 速 度小 于水 的 水 蒸 发速 度 。在 水性 双 组分 聚 氨酯 涂料 成膜 以后 ． 的 水 蒸 发速 度很快 。例 如 ， 不含 颜 料 的涂 膜在 初 其成 膜 时 其 中含 有水 而 呈 乳 白色 ，但 经 过 ２ ０～６ ｒｉ 涂膜 ０ ｎ后 ａ 中 的水 已基 本蒸 发尽 而 变 得透 明 。 水 性 改性 聚氨 酯 材料 主 要 是 水性 聚氨 酯 改 性丙 烯 酯 。例 如 ，在 聚 氨酯 乳 液 中加 入 适 量 的丙 烯 酯 乳 液 。 以使其许 多 性能 得到 显著 提 高 。用水 性 聚氨 酯 可 改性 聚 醋酸 乙烯乳 液 ， 也可 得 到 同们 的效 果 。
今 后发 展 的方 向。
另外 ，聚氨酯按其原料还可分为脂 肪族和芳香 族聚氨酯 ，芳香族聚氨酯遇 日光光紫外线会泛黄分
解 ， 能用做 室 内涂 料 ， 脂肪 族 聚 氨酯 涂料 防 紫外 只 而 线、 抗水 解 ， 内外 均可 使用 ， 室 但脂 肪 簇 聚氨 酯原 料 价 格 较 为 昂贵 。两 种 聚氨 酯 涂 膜 性 能及 价 格 对 比如
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水性 聚氨 酯 涂 料 的研 究 进 展
陈 国新 赵 石林
（ 南京工业大学材料学院． 江苏 南京 ２００ ） １０９
摘 要 本 文根据水性氨酯涂料 的最新发展情况 ， 综述 了单
强度 膜易 度定 耋 成容， 稳 螽磊 强
甜 田
某 些 油性 涂 料易 发 霉 ，需 对 个别 溶 剂 的抵抗 性 ，不 如 旺 添 加 防霉 剂 油 性涂 料
２ １ 水 性 单组 分聚 氨酯 涂 料 ．
粘 结 性 通 常 优 于 水 性 涂 粘结 性 广 泛 ，对某 些基 质 的 ｔ 钴 叮 铂 旺 料 ， 别是 对 已粉 化表 面 粘结 性 不如 油性 涂 料 日 特
组分 ， 双组 分 和 改性 水 性 聚氨 酯 涂料 的特 及 新进 展 ． 对 水 性 并 氨 酯 涂 料 在 某 些领 域 的 应 用 进 行 了探 讨 ， 同时 指 出 了水 性 氨
２ ＭＰ ） 并 能 常温 干燥 ， 耐水 性 和耐 溶剂 性很 差 ， ０ ａ， 但 硬度 、 面光泽 度 和鲜 艳性 都较 低 。 表
物理混 合 改性 发展 为 化学改 性 （ 原位 聚合法 ） ，即丙
涂料 、 耐擦 洗 内墙 涂料 、 磨地 坪涂 料 、 耐 木器 漆 、 汽车 漆 及 防水涂 料 等 。但 由于溶 剂 聚氨 酯 涂料 含有 有 毒 溶 剂 ， 重污 染环 境 ， 严 特别 是溶 剂 型双 组分 聚氨酯 中
的异氰酯酯 ， 毒性极高 ， 危害健康 ， 以， 所 溶剂型氨酯 在国际上的使用量越来越少 ，世界先进国家已逐步 取 消对 溶剂 涂 料 的认证 。取 而代 之 的水性 氨酯 涂料 ，
目前 已成 为 世 界 先进 国家 的标 准 涂料 之 一 。水 性 聚 氨 酯 涂料 是 以水 性 聚氨 酯 树脂 为 基料 并 以水 为分 散 介 质 的一 类 涂料 ， 具有 不燃 、 毒 、 无 无环境 污染 、 火 无 ’ 隐患 等 优点 （ 表 １ ， 灾 见 ） 因而越 来越 受 到重视 ， 为 成
wk.baidu.com水性单组分聚氨酯涂料是应用最早 的水性聚氨
酯涂料， 具有很高的断裂延伸率和适 当的强度 ， 并能 常温干燥 。因为高分子量合物不能形成 良好而稳定 的水分散体 ，所以传统的单组分水性聚氨酯涂料通 常 是较低 的分 子量 或 低 交联 度 。与 溶 剂型 双 组 分 氨 酯涂 相 比 ，单组 分 水 性 聚氨 酯 涂 料 的耐 化 学 性 和耐 溶剂性不 良， 硬度 、 表面光泽度和鲜艳性都低 。 分子链上不含交联基 团的水性聚氨酯所形成的
表 ２所示 ：
表 １ 列出 了水性 与 溶剂 型 聚氨酯 涂 料的性 能 比较
性 能 溶剂型（ 性） 油 聚氨 酯涂 料 水性 聚 氨酯 涂料
表 ２ 芳 香族 水性 聚 氨 酯和 脂 肪 族 水性 聚 氨 酯 性 能
及价 格对 比
毒
忡 危 害健 康 、 染环 境 ， 味 环保 型 ， 气味 或低 气味 ， 污 气 无 非 “ 重 ， 燃物 品 易 易燃 品
保性 萎佳日下色 色优 色 ’晒颜 保性异
２ 水性聚 氨酯涂料 的种 类和特点
水性聚氨酯树脂主要有三类 ， 即单组分聚氨酯、
双 组 分 聚酯 和改 性 聚氨 酯 。水 性 单 组分 聚 氨具 有 很 高 的 断裂 延伸 率 （ 可达 ８ ０ ）和适 当的强 度 （ 达 ０％ 可
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涂 料 属 物理 干 燥 成 膜 ，所 以线 性 聚 氨酯 分 子 不 能提 供 象 共 价 交联 那 样 的性 能 。为 了进 一 步提 高 水性 聚
氨酯 涂 料 的机 械 和 耐化 学 品性 能 ，可 引 入反 应性 基 团 进行 交 联 。近来 将 多官 能 环 乙 亚胺 作 为 添加 交联
涂 料 发 展 进 程 中存 在 的 问题 。
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ｌ 水 性聚氨酯涂料 的性能
聚氨 酯 涂 料具 有 优 异 的耐 磨 性 、柔 韧性 、流 动
性、 机械性能及耐化学品性 ， 同时还有光亮 、 附着力 强等 特点 。聚氨酯 涂料 应用 广 泛 ， 可用 于耐久 性外 墙
目前 国 内外很 多 厂 家 已开 发 了水性 双 组 分 聚 氨 酯涂 料 ， ＶＯ 其 Ｃ显著 降低 ， 能优 于 或 等同 于溶 剂 型 性 双 组分 聚氨 酯涂料 。在水 性双 组分 聚 氨酯 涂料 中 ， 水 是 过量 的 ， 反应 以异氰 酸根 与 羟基 的 么应 为 主 。原 其 因在 于 ： 异氰 酯根 与 羟基 、 等 的反应 速 度小 于水 的 水 蒸 发速 度 。在 水性 双 组分 聚 氨酯 涂料 成膜 以后 ． 的 水 蒸 发速 度很快 。例 如 ， 不含 颜 料 的涂 膜在 初 其成 膜 时 其 中含 有水 而 呈 乳 白色 ，但 经 过 ２ ０～６ ｒｉ 涂膜 ０ ｎ后 ａ 中 的水 已基 本蒸 发尽 而 变 得透 明 。 水 性 改性 聚氨 酯 材料 主 要 是 水性 聚氨 酯 改 性丙 烯 酯 。例 如 ，在 聚 氨酯 乳 液 中加 入 适 量 的丙 烯 酯 乳 液 。 以使其许 多 性能 得到 显著 提 高 。用水 性 聚氨 酯 可 改性 聚 醋酸 乙烯乳 液 ， 也可 得 到 同们 的效 果 。
今 后发 展 的方 向。
另外 ，聚氨酯按其原料还可分为脂 肪族和芳香 族聚氨酯 ，芳香族聚氨酯遇 日光光紫外线会泛黄分
解 ， 能用做 室 内涂 料 ， 脂肪 族 聚 氨酯 涂料 防 紫外 只 而 线、 抗水 解 ， 内外 均可 使用 ， 室 但脂 肪 簇 聚氨 酯原 料 价 格 较 为 昂贵 。两 种 聚氨 酯 涂 膜 性 能及 价 格 对 比如