水性聚氨酯的新型環(huán)保應(yīng)用突破傳統(tǒng)常規(guī)應(yīng)用的束縛

    隨著人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)和各國(guó)環(huán)保法律法規(guī)對(duì)揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)排放量的限制,水性聚氨酯的研究與開(kāi)發(fā)日益受到重視。水性聚氨酯涂料,不僅具有無(wú)毒無(wú)臭味、無(wú)污染、不易燃燒、成本低、不易損傷被涂飾表面、施工方便、易于清理等優(yōu)點(diǎn),因而在木器涂料、汽車(chē)涂料、建筑涂料、塑料涂料、紙張涂層以及織物和皮革涂飾等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。再根據(jù)這幾年對(duì)水性聚氨酯的改性和添加助劑。得到了充分的發(fā)展空間及應(yīng)用，可分為防水涂料，防腐蝕涂料，陰燃涂料，防霉殺菌涂料等。下面我們來(lái)談?wù)劕F(xiàn)代環(huán)保型水性聚氨酯和傳統(tǒng)常規(guī)水性聚氨酯的應(yīng)用范圍。

傳統(tǒng)常規(guī)水性聚氨酯的應(yīng)用范圍：

• 水性聚氨酯木器涂料

    木器漆一般要求美觀并有良好的耐磨性、耐沾污性，并要在硬度、耐熱、耐磨、耐水等方面達(dá)到比較高的水平，水性聚氨酯具有廣闊的發(fā)展前景。采用水性聚氨酯分散體和丙烯酸乳液復(fù)配制備水性木器涂料，性能測(cè)試結(jié)果表明，研制的水性聚氨酯丙烯酸復(fù)合木器涂料具有干燥速度快，硬度高和耐水性好等優(yōu)點(diǎn)。在丙烯酸聚氨酯水性樹(shù)脂乳液的研制過(guò)程中，引入環(huán)氧基團(tuán)和相應(yīng)活性成分進(jìn)行改進(jìn)，用此水性樹(shù)脂乳液制成的水性木器漆，在成膜過(guò)程中隨著乳膠粒子相互擠壓，核中聚合物的活性基團(tuán)與核外的活性成分接觸，發(fā)生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，形成一定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因此其硬度、耐水、耐熱等主要性能指標(biāo)有很大的提高，達(dá)到家具漆和地板漆的使用要求。

• 水性聚氨酯汽車(chē)涂料

    汽車(chē)涂料品種繁多，隨著汽車(chē)工業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)汽車(chē)涂裝的要求越來(lái)越高，從環(huán)保的角度考慮，水性化是汽車(chē)涂料的發(fā)展趨勢(shì)，汽車(chē)表面的底漆、中涂漆、色漆、罩光漆以及修補(bǔ)漆均可采用水性聚氨酯。目前使用的水性聚氨酯汽車(chē)涂料主要是雙組分型的。2005年，第一輛使用巴斯夫水性涂料的別克凱悅汽車(chē)在位于上海的通用汽車(chē)生產(chǎn)線下線，標(biāo)志著中國(guó)汽車(chē)發(fā)展史上首次成功采用水性涂料技術(shù)，將水性涂料技術(shù)首次成功地引入中國(guó)汽車(chē)。用聚丙烯酸酯多元醇分散體作為一組分，親水性多異氰酸酯作為另一組分，得到水性雙組分汽車(chē)修補(bǔ)涂料，該乳液在60℃干燥30min成膜，并在室溫下干燥幾天后形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，得到的涂膜具有很好的耐溶劑、耐化學(xué)品、耐候及機(jī)械性能。 

• 水性聚氨酯建筑涂料

    建筑涂料要求耐光性、耐候性等一些性能，利用聚氨酯分散體涂料通過(guò)組分調(diào)整可使其綜合性能完全滿足要求。聚氨酯分散體涂料因?yàn)橛兄鴥?yōu)良的耐水、耐久和耐候性，對(duì)建筑物的外部裝飾有著突出的優(yōu)點(diǎn)，作為高檔次的建筑涂料在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的美國(guó)、歐洲各國(guó)大量使用。高性能水性聚氨酯外墻涂料采用接枝聚合法獲得的聚氨酯—丙烯酸具有優(yōu)越的力學(xué)和綜合性能，其強(qiáng)度高、薄膜韌性強(qiáng)并具有耐磨、耐刻劃、防水、防油、耐腐蝕和優(yōu)異的高低溫性、不易沾污、容易清洗和高裝飾性等優(yōu)點(diǎn)。

• 水性聚氨酯織物涂料

    水性聚氨酯用做織物涂層具有成膜性能好，遮蓋力強(qiáng)，粘結(jié)牢固，涂層光亮、平滑、耐水、耐曲折、易于清潔保養(yǎng)、產(chǎn)品革手感豐滿、舒適，環(huán)境效益好等特點(diǎn)，深受?chē)?guó)內(nèi)外紡織服裝業(yè)高度重視。將干性植物油與二乙醇胺發(fā)生胺解反應(yīng)得到的中間體合成水性聚氨酯樹(shù)脂，該樹(shù)脂用作主成膜物與水復(fù)合溶劑及優(yōu)質(zhì)的顏料（染料）、填料和助劑復(fù)配，得到可用于絲網(wǎng)印染的常溫交聯(lián)型水性聚氨酯涂料，用此法合成的常溫交聯(lián)水性聚氨酯樹(shù)脂可滿足水性絲網(wǎng)印染涂料的制造工藝要求，適合織物絲網(wǎng)印染作業(yè)，質(zhì)量佳，該水性涂料色彩鮮艷、手感良好，無(wú)毒安全，是一種優(yōu)良的環(huán)境友好型絲網(wǎng)印染涂料。

• 水性聚氨酯塑料涂料

    目前，市場(chǎng)上用于顏料制品的水性涂料品種和水性木器涂料類(lèi)似，主要使用水溶性涂料和乳膠涂料，按樹(shù)脂分類(lèi)主要有水性丙烯酸，水性單組分聚氨酯，水性雙組分聚氨酯等。此外還包括水性光固化類(lèi)型，這些品種主要應(yīng)用于ABS、PS、PC/ABS、PVC等極性塑料表面。

新型環(huán)保水性聚氨酯的應(yīng)用范圍：

• 防水水性聚氨酯涂料

    水性聚氨酯防水涂料是繼煤焦油型、瀝青型和彩色型防水涂料之后出現(xiàn)的一種新型防水涂料,由于其具有優(yōu)異的彈性、耐久性、附著力、耐磨損性、耐藥品性、防水層輕、無(wú)接縫及容易修補(bǔ)等特點(diǎn),而被廣泛用作外防水層。水性聚氨酯防水涂料以水作為分散介質(zhì),是一種綠色環(huán)保的防水涂料,雖然其在性能方面與溶劑型聚氨酯防水涂料存在較大差距,但是水性聚氨酯涂料的無(wú)毒、無(wú)臭味、無(wú)污染空氣和水源、不易燃、操作方便、易于清理等優(yōu)點(diǎn)引起了廣大研究者的青睞。而且與其他種類(lèi)的水性涂料相比,水性聚氨酯涂料成膜后機(jī)械性能好,對(duì)水泥地面、混凝土、陶瓷、鋼鐵、石棉等都有較好的粘接性,成膜性好。 

• 防腐蝕水性聚氨酯涂料

    涂料的防腐蝕作用主要有覆蓋作用、鈍化緩蝕作用和電化學(xué)作用,涂覆在金屬表面的涂層能夠避免金屬與腐蝕介質(zhì)直接接觸,從而達(dá)到防腐蝕的效果。防腐蝕水性聚氨酯多為單組分聚氨酯,它可低溫固化,并且具有突出的耐酸堿性、耐油、耐鹽水、耐磨、抗沖擊、抗應(yīng)變等性能,是一類(lèi)具有優(yōu)異的綜合性能和良好發(fā)展前景的防腐樹(shù)脂涂料基料。但是水性聚氨酯由于以水為分散劑,其涂膜的耐水、耐化學(xué)性和耐溶劑性較差,若要達(dá)到防腐蝕的性能,需要加以改性,常用的改性材料為環(huán)氧樹(shù)脂和丙烯酸樹(shù)脂。環(huán)氧樹(shù)脂除了含有環(huán)氧基團(tuán)外,還含有羥基基團(tuán),能直接參與水性聚氨酯的合成反應(yīng);丙烯酸酯含有羥基基團(tuán),以共聚或共混的方式對(duì)水性聚氨酯進(jìn)行改性。環(huán)氧改性水性聚氨酯涂料具有許多優(yōu)異的性能,涂膜不僅附著力強(qiáng),而且具有極好的耐油、耐酸、耐堿、耐鹽水、耐水、耐溶劑性;丙烯酸改性水性聚氨酯涂料是一類(lèi)兼具水性丙酸涂料和水性聚氨酯涂料優(yōu)點(diǎn)的新型涂料,具有優(yōu)異的耐候性,自增稠性好、固含量高。防腐蝕涂料過(guò)去一直將水性涂料排除在外,但隨著水性涂料技術(shù)的發(fā)展,世界上已有許多成功的金屬防腐水性涂料體系,如水性聚氨酯涂料、水性環(huán)氧涂料、水性丙烯酸涂料等。

• 阻燃水性聚氨酯涂料

    阻燃涂料是通過(guò)將阻燃劑加入到涂料中制得的,按照燃燒特性,可將阻燃涂料分為膨脹型阻燃涂料和非膨脹型阻燃涂料。非膨脹型阻燃涂料涂層自身難燃或不燃,在火焰或高溫下釋放出滅火性氣體,以便沖淡、覆蓋和捕獲因受熱而分解的易燃?xì)怏w和空氣中的氧氣,從而隔絕空氣,達(dá)到防止或延滯基材著火燃燒,但是隔熱阻燃效果不明顯。膨脹型阻燃涂料在火焰或高溫下,阻燃劑催化可燃物發(fā)生膨脹、炭化以及脫水作用,形成均勻致密的海綿狀或泡沫狀炭質(zhì)層,炭質(zhì)層的絕熱性能好,能夠阻礙熱的傳導(dǎo)和隔絕空氣,阻擋外界火源對(duì)基材的直接加熱作用,并因涂層組分在發(fā)生物理化學(xué)變化時(shí)吸收大量熱量以及釋放出水、氨等不燃性氣體降低了氧氣濃度,是真正有效的阻燃涂料。

• 防霉殺菌性水性聚氨酯涂料

    水性聚氨酯涂料含有高分子樹(shù)脂、顏填料、助劑和水等多種物質(zhì),為微生物的生存提供了充足的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)條件,因此極易受到微生物的污染。受污染的水性聚氨酯涂料會(huì)發(fā)生霉變、變質(zhì),進(jìn)而散發(fā)不愉快氣味,產(chǎn)生色變,不僅喪失了對(duì)基材的保護(hù)作用,還對(duì)人體健康造成危害。有效的解決方法是在水性涂料中添加適量的防霉殺菌劑,來(lái)抑制微生物的生長(zhǎng)與繁殖,保護(hù)涂料與涂層不受破壞。

結(jié)論

　　隨著環(huán)境保護(hù)、人體健康和對(duì)涂料質(zhì)量要求的不斷提高，高檔水性聚氨酯涂料的發(fā)展勢(shì)在必行。隨著研究人員的努力，水性聚氨酯產(chǎn)品的技術(shù)和性能等已趨向成熟。然而，水性聚氨酯涂料也存在一定的不足，如耐水性、雙組分水性聚氨酯涂料干燥速度慢、體系表面張力大、成本高、價(jià)格貴等問(wèn)題。今后應(yīng)從以下幾個(gè)方面做些工作：

1. 充分利用聚氨酯分子的可設(shè)計(jì)性，對(duì)聚氨酯進(jìn)行改性，在聚氨酯鏈上接入特殊功能性基團(tuán)，制備具有更多功能性的涂料，使產(chǎn)品向高科技含量、高質(zhì)量、多功能性發(fā)展。
2. 鑒于雙組分水性聚氨酯涂料性能優(yōu)異，應(yīng)加強(qiáng)雙組分聚氨酯涂料的研究。
3. 提高水性聚氨酯涂料的固含量。發(fā)展中的水性聚氨酯涂料以其自身優(yōu)良的性能，正逐漸取代傳統(tǒng)的溶劑型涂料，在木器、金屬防護(hù)、建筑、裝飾等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，呈現(xiàn)出美好的前景。
4. 隨著新型環(huán)保型涂料的推廣，防水、防火、防腐、防霉殺菌等水性聚氨酯涂料研究突破。再加上市場(chǎng)的需求，產(chǎn)品的應(yīng)用效果，國(guó)家的環(huán)保理念政策。促使了傳統(tǒng)常規(guī)聚氨酯到新型環(huán)保水性聚氨酯的轉(zhuǎn)型。所以新型環(huán)保聚氨酯的前景非?？捎^。

    三升化工資訊         作者：小張            日期：2012年8月8號(hào)