水性聚氨酯涂料的特點(diǎn)及分類

        隨著各國對(duì)環(huán)境的日益重視以及對(duì)揮發(fā)性有機(jī)溶劑排放的嚴(yán)格限制，以水性涂料為代表的低污染型涂料得到了迅速發(fā)展，水性聚氨酯涂料就是其最受矚目的代表之一。水性聚氨酯涂料是以水作為溶劑，將聚氨酯樹脂分散于水中而形成的一種涂料，體系中無或很少存在機(jī)溶劑，具有氣味小、不污染環(huán)境、節(jié)能、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，將聚氨酯涂膜的附著力強(qiáng)、硬度高、耐溶劑性好、耐磨蝕等優(yōu)點(diǎn)與水性聚氨酯涂料的低揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC） 含量相結(jié)合，更適合日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，受到人們的高度重視,成為當(dāng)今世界上發(fā)展速度最迅速的涂料品種之一。

        水性聚氨酯涂料的特點(diǎn)：

        水性聚氨酯涂料是目前涂料業(yè)中增長速度最快的品種之一，它是以水為分散介質(zhì)，以水性聚氨酯樹脂為基礎(chǔ)配制的涂料，大大減少了揮發(fā)性有機(jī)溶劑的使用，減了對(duì)環(huán)境的污染，某些性能甚至超過了溶劑型涂料；可以與其它水性分散體混合，相互促進(jìn)，取長補(bǔ)短；可以根據(jù)需要調(diào)整配，適應(yīng)面廣。此外，它還有以下突出的特點(diǎn)：

        1）水性聚氨酯涂料對(duì)金屬、木材、混凝土及塑料等表面有良好的附著力，且耐沖擊性和抗磨性能良好。尤其是脂肪族聚氨酯水性涂料，各項(xiàng)性能與溶劑型聚氨酯涂料相當(dāng)，且耐候性好；

        2）與其他乳膠涂料相比，低溫成膜效果好，不需要成膜助劑；也不需要外加乳化劑、分散劑或增塑劑等；

        3）易于通過固化劑和交聯(lián)劑進(jìn)行改性來提高抗化學(xué)性和耐溶劑性, 改進(jìn)耐水性, 可提供高光澤涂膜，對(duì)各種顏料包括金屬顏料有良好的適應(yīng)性；

        4）聚氨酯分子具有可裁剪性，結(jié)合新的交聯(lián)技術(shù)可有效控制聚氨酯涂料的組成和結(jié)構(gòu)，為改進(jìn)其綜合性能提供更為寬廣的途徑。水性聚氨酯的這些優(yōu)點(diǎn)使之成為目前世界發(fā)展最快的涂料之一。

        水性聚氨酯涂料種類很多, 一般分為單組份水性聚氨酯涂料、雙組份水性聚氨酯涂料和復(fù)合型改性水性聚氨酯。

        1）單組份水性聚氨酯涂料

        單組份水性聚氨酯涂料有很高的斷裂長率、交聯(lián)度低, 并且可以常溫干燥，是以水為分散介質(zhì)，以水性聚氨酯為基料的涂料。相比與傳統(tǒng)的溶劑型聚氨酯涂料，其硬度和光澤稍低，而且耐溶劑性能也不好。一般通過改性(尤其是交聯(lián)改性)來提高其各項(xiàng)性能，經(jīng)過交聯(lián)改性后，水性聚氨酯涂料具有良好的機(jī)械性能、耐老化性、貯存穩(wěn)定性、耐水性及耐溶劑性，與傳統(tǒng)的溶劑型聚氨酯涂料相比其各項(xiàng)性能均有提高。單組份水性聚氨酯主要包括單組份線型水性聚氨酯和單組份交聯(lián)型水性聚氨酯。單組份線型水性聚氨酯具有線性大分子結(jié)構(gòu)，很少含支鏈。其擁有很高的斷裂伸長率，但產(chǎn)品的耐水性和耐溶劑性較差，可以在通常的條件下干燥，無需強(qiáng)制干燥和烘干。與之相比，單組份交聯(lián)型水性聚氨酯在強(qiáng)度、硬度、耐水性、耐溶劑性等方面都有了較大提高，但其斷裂伸長率略顯不足，為了彌補(bǔ)這個(gè)缺陷，可對(duì)其進(jìn)行如下改性：利用多元醇或多異氰酸酯進(jìn)行交聯(lián)；封閉異氰酸根法；外加交聯(lián)劑法。

        單組份涂料可直接使用，但有些單組份涂料性能較差，不能滿足需要，必須添加交聯(lián)固化劑，組成雙組份涂料。

        2）雙組份水性聚氨酯涂料

        雙組水性分聚氨酯涂料一般由含(-NCO)基的多異氰酸酯固化劑和含(-OH)基的水性多元醇組成, 具有附著力強(qiáng)、成膜溫度低、硬度大、耐候性、耐磨性以及耐化學(xué)品好等優(yōu)越性能。在使用前將兩組分混合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而交聯(lián)成膜。其基本原理如下：

        異氰酸根+ 聚酯(醚)多元醇→氨基甲酸酯

        雙組份水性聚氨酯涂料的性能也有不足之處，聚氨酯分子中親水離子基團(tuán)的引入，羥基組分或水分散多異氰酸酯分子中采用表面活性劑，均會(huì)導(dǎo)致涂膜對(duì)水的敏感性；水汽在成膜過程中產(chǎn)生的CO2氣泡殘留在涂膜中導(dǎo)致涂膜起泡、縮孔和失光；由于體系具有很大的表面張力大而導(dǎo)致對(duì)基材和顏料潤濕性差；水性涂料對(duì)鐵質(zhì)基材可能引起的“閃蝕”等。今后應(yīng)加強(qiáng)復(fù)合型水性聚氨酯的研究，在聚氨酯鏈上引入氟、硅等具有特殊功能的分子結(jié)構(gòu)，使涂膜具有更多、更強(qiáng)的功能性。

        3）復(fù)合型水性聚氨酯

        含硅水性聚氨酯涂料

        有機(jī)硅結(jié)構(gòu)中含有Si-O鍵，其鍵能高達(dá)422.2 kJ/mol，硅氧烷的分子體積大， 內(nèi)聚能密低，有良好的疏水、耐磨等性能。將有機(jī)硅引人聚氨酯材料中使改性后的材料兼具有硅和聚氨酯兩者的優(yōu)異性能，提高了材料的耐熱、耐寒、憎水防潮性、耐磨、電絕緣性等性能，擴(kuò)大了聚氨酯材料的使用范圍，具有很好的發(fā)展前景。

        含氟水性聚氨酯涂料

        氟具有強(qiáng)的電負(fù)性，吸電子能力強(qiáng)，使C- F鍵極化性的可能性很低；含C-F 鍵的高分子聚合物分子間作用力較低，使得含氟聚合物具有強(qiáng)的拒水拒油的特性以及較低的表面自由能。如果將含氟高分子聚合物引入水性聚氨酯中，既能賦予涂膜耐化學(xué)品、耐磨性、耐熱、高耐候性、低表面能、防霉阻燃、拒油和拒水等優(yōu)異性能，同時(shí)又極有可能消除因?qū)λ�性聚氨酯進(jìn)行親水改性而導(dǎo)致涂膜耐水性下降的弊病。