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水性聚氨酯树脂改性研究及应用进展

核心提示:综述了水性聚氨酯的纳米改性、植物油改性、蒙脱土改性、有机氟改性等几种常用的改性方法,指出了不同改性技术的特点、方法以及优势。同时介绍了水性聚氨酯树脂在木器涂料、汽车涂料、建筑涂料、防腐涂料、织物涂料等方面的应用研究进展。

性能有了明显提高,复合封护涂层无色、透明、无光,符合铁质文物保护要求。胡剑青等 [24] 在水性聚氨酯的合成过程中引入环氧树脂制备得到水性聚氨酯环氧树脂乳液,以此乳液作为基料,通过配方设计,筛选出无毒高效复合铁钛防锈颜料,配合其他颜填料和助剂,研究制备了高性能水性防锈涂料。

2.4 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,利用聚氨酯分散体涂料通过组分调整可使其综合性能完全满足要求。聚氨酯分散体涂料因为有着优良的耐水、耐久和耐候性,对建筑物的外部装饰有着突出的优点,作为高档次的建筑涂料在经济发达的美国、欧洲各国大量使用。

中国科学院广州化学研究所 吕满庚 博士率领课题组对水性聚氨酯体系及聚氨酯 / 丙烯酸体系经近两年潜心而系统的研究,技术产品取得了重大突破。该高性能水性聚氨酯外墙涂料采用接枝聚合法获得的聚氨酯—丙烯酸具有优越的力学和综合性能,其强度高、薄膜韧性强并具有耐磨、耐刻划、防水、防油、耐腐蚀和优异的高低温性、不易沾污、容易清洗和高装饰性等优点。该产品经广东省涂料产品质量监督检测站测试 , 其性能指标远远超过国家建筑外墙涂料 GB-T9755 的标准。吴蔡等 [25] 采用种子乳液聚合合成核 / 壳结构的水性聚氨酯 / 丙烯酸酯乳液,并选择相应的分散剂、成膜助剂、流平剂、消泡剂、增稠剂、 pH 调节剂等助剂的种类及优化配方,得到性能优异的水性聚氨酯弹性树脂建筑防水涂料。

2.5 水性聚氨酯织物涂料

水性聚氨酯用做织物涂层具有成膜性能好,遮盖力强,粘结牢固,涂层光亮、平滑、耐水、耐曲折、易于清洁保养、产品革手感丰满、舒适,环境效益好等特点,深受国内外纺织服装业高度重视。崔锦峰等 [26] 将干性植物油与二乙醇胺发生胺解反应得到的中间体合成水性聚氨酯树脂,该树脂用作主成膜物与水复合溶剂及优质的颜料 ( 染料 ) 、填料和助剂复配,得到可用于丝网印染的常温交联型水性聚氨酯涂料,用此法合成的常温交联水性聚氨酯树脂可满足水性丝网印染涂料的制造工艺要求,适合织物丝网印染作业,质量佳,该水性涂料色彩鲜艳、手感良好,无毒安全,是一种优良的环境友好型丝网印染涂料。

3 展望与小结

随着环境保护、人体健康和对涂料质量要求的不断提高,高档水性聚氨酯涂料的发展势在必行。随着研究人员的努力,水性聚氨酯产品的技术和性能等已趋向成熟。然而,水性聚氨酯涂料也存在一定的不足,如耐水性、双组分水性聚氨酯涂料干燥速度慢、体系表面张力大、成本高、价格贵等问题。今后应从以下几个方面做些工作:

( 1 )充分利用聚氨酯分子的可设计性,对聚氨酯进行改性,在聚氨酯链上接入特殊功能性基团,制备具有更多功能性的涂料,使产品向高科技含量、高质量、多功能性发展。

( 2 )鉴于双组分水性聚氨酯涂料性能优异,应加强双组分聚氨酯涂料的研究。

( 3 )提高水性聚氨酯涂料的固含量。发展中的水性聚氨酯涂料以其自身优良的性能,正逐渐取代传统的溶剂型涂料,在木器、金属防护、建筑、装饰等领域得到了广泛的应用,呈现出美好的前景。