水性聚氨酯涂料的改性方法

水性聚氨酯涂料的改性方法

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聚氨酯工业

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水性聚氨酯涂料的改性方法

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侯!薇"，!陈!龙"，!王安之"，!兰延勋!吕满庚")

（"$中国科学院广州化学研究所!%"&’%&）!（#$中国科学院研究生院!北京"&&&()）摘!要：综述了用丙烯酸酯类、含乙烯基的单体、环氧树脂及有机硅氧烷等多种物质对水性聚氨酯涂料的化学改性方法，介绍了各种改性工艺的优缺点，并对改性机理进行了探讨。关键词：水性聚氨酯；改性方法

!!水性聚氨酯分散体是将聚氨酯微粒分散于水相中形成的二元胶体，它是由*+,-.+/0于")(#年首先开发成功的。水性聚氨酯涂料具有环保性的同时还具有高粘附力、良好的透湿透气性等性能，但其耐水性及耐溶剂性较差，为了克服这些性能上的不足，需要对其进行改性处理。以下综述了近年来水性聚氨酯涂料在改性方面取得的研究进展。!!丙烯酸酯类及含乙烯基的单体改性

聚丙烯酸酯类产品与聚氨酯材料相比在耐候、耐水、耐溶剂及保光性等方面表现出很好的性能，且原料成本以及加工成本低廉，而聚氨酯树脂在强度、弹性及粘接性能等方面性能突出，因此聚丙烯酸酯与聚氨酯在性能上具有很好的互补作用。根据这一特点，可使改性后的水性聚氨酯材料兼有聚丙烯酸酯与聚氨酯的综合性能，同时又降低了产品的成

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本。

分布在02微胶粒表面，使02不但形成一种高稳定性、高分散性的胶体体系，而且具有很好的亲水性能。当发生聚合时，由于含极性基团的02大分子对水和乳化剂的亲和性使含极性基团的02大分子始终朝向水和乳化剂的一方，即朝外，表面富集离子基团的02微粒因此由内向外迁移；01具有一定的疏水性，其微粒刚好呈反方向由外向内溶胀到02微粒内发生聚合，因此形成以02为壳、01为核的核3壳结构的乳胶粒。如果亲水性基团连接01基团上，则形成以02为核、01为壳的核壳结构。

021复合乳液可分成非交联、交联和互穿网络（405）6种体系。非交联型复合乳液是以02为壳、01为核的核3壳式结构，这种结构较之物理改性，乳液性能有一定的改善，但容易发生相的重新取向。交联型复合乳液，其制备工艺较复杂，分为共混法、核3壳乳液法、封端法及接枝法等，其综合性能比非交联型核3壳乳液结构要好。互穿网络是指02和01分别以网络和线性形式存在，无分子链间的缠结，其优势在于两相之间相容性好，乳液成膜速度快且成膜温度低，不足之处是合成复合乳液时需要控制好不同组分的相容性和反应速率等。"!环氧树脂改性

环氧树脂（70）材料具有高模量、高强度和耐化学性好等优点，由于环氧树脂含有活泼的环氧基团，可直接参与水性聚氨酯的合成反应。常见环氧改性的水性聚氨酯是将环氧树脂与聚氨酯反应后部分形

丙烯酸酯类化合物（简称01）及含乙烯基的单体对水性聚氨酯的改性可分为物理改性和化学改性。物理改性主要是将丙烯酸酯类或乙烯基酯类乳液和水性聚氨酯乳液进行物理共混，以提高水性聚氨酯材料的物理机械性能。采用此种方法要求改性所用的丙烯酸乳液的离子稳定性及对溶剂的亲和性好，否则可能会发生破乳。化学改性是将01加入02乳液中，再通过引发剂进行自由基聚合而制得的复合乳液（021）。复合乳液中的核3壳结构为一种较特殊的结构，其形成机理是02亲水性离子基团

吕满庚，研究员；中国科学院“百人计划”资助项目。)通讯联系人：

水性聚氨酯涂料的改性方法

成网状结构，以提高水性聚氨酯涂膜的机械性能及耐热性、耐水性和耐溶剂性等综合性能。

环氧树脂改性通常采用机械共混或共聚的方法。采用机械共混法时!"和"#之间没有化学键的结合，利用!"的疏水性和"#链中的羧基以及聚醚链段的亲水性，使"#包覆!"，最终形成核$壳结构而达到改性的效果。共聚法是将!"接枝到"#链上，在乳液的稳定性上，共混法比共聚法更具有优的聚合物表面张力相对于不含硅氧烷基团的聚合物低，从而形成了硅氧烷链段在乳液胶膜表面富集。富集于乳液表面的活性硅氧烷基团在一定条件下水解形成硅醇，硅醇与聚合物内部或表面的活性基团缩合形成立体网络（67!’!67）交联结构，化学交联点增加，交联密度增加，对乳液涂膜表层的致密度有增强的作用，并最终提高涂膜的机械性能。

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89:;7-<3等采用基于羟烷基硅氧烷的硅醇

势。机械共混法由于环氧基团被包裹在核内进行开环反应，所以体系较稳定。而共聚法在预聚阶段生成的支链结构导致相对分子质量增大，使预聚体的粘度增大；环氧基团的催化开环使得部分乳液粒子形成交联物而缓慢沉淀。体系中的%&’基团还可能同!"链上的环氧基团反应，生成噁唑酮结构。

黄先威等［(］

研究了环氧树脂用量、加入方式、

温度等因素对乳液稳定性并分析了影响涂膜性能的因素，发现当!"的质量分数超过)*时，预聚体粘度过大，而且乳液稳定性也变差。其原因可能是随着环氧树脂加入量的增加，乳液中位于胶粒外壳 …… 此处隐藏：5251字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……