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水性聚氨酯——想了解你就點(diǎn)進(jìn)來!

文章出處:原創(chuàng)網(wǎng)責(zé)任編輯:小莉作者:小莉人氣:-發(fā)表時間:2016-11-23 14:24:00
目前廣泛應(yīng)用的水性樹脂有水性丙烯酸樹脂、水性聚氨酯樹脂、水性環(huán)氧樹脂、水性醇酸樹脂和水性聚酯樹脂等種類。佛山三升化工供應(yīng)聚氨酯,水性聚氨酯,水性聚氨酯樹脂,如需要可以咨詢18688841669張經(jīng)理
水性聚氨酯具有耐磨、外觀、附著力好等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于涂料、膠粘劑、織物涂層與整理劑、皮革涂飾劑、紙張表面處理劑和纖維表面處理劑等領(lǐng)域,其用量每年都在以超過8%的速度在增長。本文重點(diǎn)關(guān)注涂料行業(yè)用水性聚氨酯樹脂的技術(shù)概況。
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水性聚氨酯樹脂的分類
聚氨酯原料和配方具有多樣性的特點(diǎn),在水性聚氨酯開發(fā)40多年的時間中,人們已研究出多種制備方法和制備配方。水性聚氨酯品種繁多,可以按多種方法分類:

以外觀進(jìn)行分類
水性聚氨酯根據(jù)粒徑大小可分為可分為聚氨酯乳液(>100nm)、聚氨酯分散體(1~100nm)、聚氨酯水溶液(<1nm)。

按使用形式進(jìn)行分類
水性聚氨酯樹脂按使用形式可分為單組分及雙組分兩類。
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以親水性基團(tuán)的性質(zhì)進(jìn)行分類
根據(jù)聚氨酯分子側(cè)鏈或主鏈上是否含有離子基團(tuán),即是否屬離子鍵聚合物(離聚物),水性聚氨酯可分為陰離子型、陽離子型、非離子型。含陰、陽離子的水性聚氨酯又稱為離聚物型水性聚氨酯。

1)陰離子型水性聚氨酯又可細(xì)分為磺酸型、羧酸型,以側(cè)鏈含離子基團(tuán)的居多,大多數(shù)水性聚氨酯以含羧基擴(kuò)鏈劑或含磺酸鹽擴(kuò)鏈劑引人羧基離子及磺酸離子;

2)陽離子型水性聚氨酯一般是指主鏈或側(cè)鏈上含有銨離子(一般為季銨離子)或锍離子的水性聚氨酯,絕大多數(shù)情況是季銨陽離子。而主鏈含銨離子的水性聚氨酯的制備一般以采用含叔胺基團(tuán)擴(kuò)鏈劑為主,叔胺以及仲胺經(jīng)酸或烷基化試劑的作用,形成親水的銨離子。還可通過含氨基的聚氨酯與環(huán)氧氯丙烷及酸反應(yīng)而形成銨離子;

3)非離子型水性聚氨酯,即分子中不含離子基團(tuán)的水性聚氨酯。非離子型水性聚氨酯的制備方法有:①普通聚氨酯預(yù)聚體或聚氨酯有機(jī)溶液在乳化劑存在下進(jìn)行高剪切力強(qiáng)制乳化;②制成分子中含有非離子型親水性鏈段或親水性基團(tuán),親水性鏈段一般是中低分子量聚氧化乙烯,親水性基團(tuán)一般是羥甲基;

4)混合型,聚氨酯樹脂分子結(jié)構(gòu)中同時具有離于型及非離子型親水基團(tuán)或鏈段。

以聚氨酯原料進(jìn)行分類
水性聚氨酯根據(jù)主要低聚物多元醇類型可分為聚醚型(聚醚多元醇)、聚酯型(聚酯多元醇)及聚烯烴型(聚丁二烯二醇)等,還有聚醚-聚酯、聚醚—聚丁二烯等混合型水性聚氨酯樹脂;另外,以聚氨酯的異氰酸酯原料可分為芳香族異氰酸酯型、脂肪族異氰酸酯型、脂環(huán)族異氰酸酯型等,按具體原料還可細(xì)分,如TDI型、HDI型等。

以聚氨酯的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類
按原料及結(jié)構(gòu)可分為聚氨酯乳液、乙烯基聚氨酯乳液、多異氰酸酯乳液、封閉型聚氨酯乳液;2)水性聚氨酯樹脂按照分子結(jié)構(gòu)可分為線型分子聚氨酯(熱塑性)和交聯(lián)型聚氨酯(熱固性),其中交聯(lián)型又可細(xì)分為內(nèi)交聯(lián)型和外交聯(lián)型。內(nèi)交聯(lián)型聚氨酯乳液是在合成時形成一定程度的支化交聯(lián)分子結(jié)構(gòu),或引入可熱反應(yīng)性基團(tuán),它是穩(wěn)定的單組分體系;外交聯(lián)是在乳液中添加能與聚氨酯分子鏈中基團(tuán)起反應(yīng)的交聯(lián)劑,是雙組分體系。

以聚氨酯的水性化方法進(jìn)行分類
水性聚氨酯樹脂根據(jù)制備方法有多種分類:1)自乳化法和外乳化法;2)預(yù)聚體法、丙酮法、熔融分散法;3)二元胺直接擴(kuò)鏈與酮亞胺—酮連氮法等,在此對每一種方法的原理、工藝過程、產(chǎn)品差異等方面的內(nèi)容不再介紹。

水性聚氨酯樹脂在涂料中的應(yīng)用

水性聚氨酯在涂料中的應(yīng)用形式

水性聚氨酯樹脂在涂料中可應(yīng)用于單組份水性涂料體系和雙組份水性涂料體系,其中單組份水性涂料體系有兩種成膜方式,一種是室溫下進(jìn)行物理或氧化干燥成膜,另一種是與氨基樹脂或封閉型異氰酸酯進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)而成膜。這是與水性聚氨酯樹脂的分子結(jié)構(gòu)來決定的,線型分子的聚氨酯樹脂只能應(yīng)用于單組份涂料體系中,通過室溫物理干燥成膜;內(nèi)交聯(lián)型水性聚氨酯樹脂通過室溫氧化干燥或加熱烘烤成膜,一般應(yīng)用于單組份涂料體系中;外交聯(lián)型水性聚氨酯樹脂既可以與氨基樹脂、封閉型異氰酸酯通過烘烤成膜而應(yīng)用于單組份體系,又可以與異氰酸酯通過化學(xué)交聯(lián)成膜而應(yīng)用于雙組份水性涂料體系。
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水性聚氨酯成膜固化機(jī)理
水性聚氨酯樹脂氧化干燥成膜固化機(jī)理如圖3所示,幾種封閉型聚異氰酸酯解封溫度介紹如圖4所示,自交聯(lián)水性聚氨酯成膜機(jī)理如圖5所示,雙組份水性聚氨酯成膜機(jī)理如圖6所示。
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圖3 水性聚氨酯樹脂氧化干燥成膜固化機(jī)理
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圖4 幾種封閉型聚異氰酸酯解封溫度

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圖5 自交聯(lián)型水性聚氨酯成膜機(jī)理圖
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