水性聚氨酯的分類及應用

　　聚氨酯即氨基甲酸酯，是一類含有重復的氨基甲酸基團的高分子聚合物，具有優良的機械性能和化學性能。以往聚氨酯以油溶性居多，近些年水性化趨勢形成，聚氨酯的水性化也日趨成熟。

　　水性聚氨酯有許多類別，一般有以下幾種分類方法。

　　以外觀分類：水性聚氨酯可分為聚氨酯乳液、聚氨酯分散液、聚氨酯水溶液。實際應用多的是聚氨酯乳液及分散液，其外觀特性

　　按固化方式分類。水性聚氨酯可分為雙組份、單組份自干、輻射固化三種。

　　輻射固化水性聚氨酯一般含有雙鍵，可在紫外光條件下經光引發劑引發聚合。

　　水性雙組份體系與傳統溶劑型雙組份體系一樣，即需要A、B兩種組分混合，才能發生交聯固化，一般使用水性異氰酸酯固化劑。

　　單組份水性聚氨酯在室溫或加溫條件下即可固化。

　　以親水性基團的性質分類。根據聚氨酯分子側鏈或主鏈上是否含有離子基團，即是否屬離子鍵聚合物，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。不含離子基團的稱為非離子水性聚氨酯。

　　以聚氨酯原料分類。按主要低聚物多元醇類型可分為聚醚型、聚酯型及聚烯烴型等，分別指采用聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚丁二烯二醇等作為低聚物而制成的水性聚氨酯。還有聚醚-聚酯、聚醚—聚丁二烯等混合類型。以聚氨酯的異氰酸酯原料分，可分為芳香族異氰酸酯型、脂肪族異氰酸酯型、脂環族異氰酸酯型。

　　根據聚氨酯的水性化方法分為自乳化法和外乳化法。

　　自乳化法又稱內乳化法，是指聚氨酯鏈段中含有親水性成分，因而無需乳化劑即可形成穩定乳液的方法。

　　外乳化法又稱為強制乳化法，若分子鏈中僅含少量不足以自乳化的親水性鏈段或基團，或完全不含親水性成分，此時必須添加乳化劑，才能得到乳液。

　　比較而言，外乳化法制備的乳液中，由于親水性小分子乳化劑的殘留，影響固化后聚氨酯膠膜的性能，而自乳化法消除了此弊病。水性聚氨酯的制備目前以離子型自乳化法為主。

　　重點應用 

　　不同類型的多異氰酸酯和多羥基化合物反應,可以制得不同性能的涂料, 以滿足各應用領域的需求。聚氨酯涂膜具有一系列優良的特性, 突出的優點是耐磨性, 耐化學品性, 良好的韌性、彈性和對基材的粘接性, 能在室溫或低溫固化, 因此聚氨酯涂料在各領域得到了廣泛應用, 被認為是綜合性能好的涂料品種

　　木器漆一般要求美觀并有良好的耐磨性、耐沾污性。水性聚氨酯具有耐磨性、柔韌性、附著力強等特點，木器漆已成為水性聚氨酯涂料的重要應用領域，具有廣闊的發展前景。

　　汽車涂料品種繁多，有電泳漆、二道漆、面漆、原廠漆、修補漆等。隨著汽車工業的飛速發展，對汽車涂裝的要求越來越高，從環保的角度考慮，水性化是汽車涂料的發展趨勢，汽車表面的底漆、中涂漆、色漆、罩光漆以及修補漆均可采用水性聚氨酯。目前使用的水性聚氨酯汽車涂料主要是雙組分類型的。

　　金屬腐蝕導致的損失十分嚴重，特別是鋼鐵的防腐蝕日益引起國內外關注。而涂覆防銹涂料是防止鋼鐵腐蝕的主要方法之一。水性涂料因其能夠有效地克服溶劑型涂料價格高、污染大的缺點，逐漸成為涂料的主要發展方向。

　　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組分調整可使其綜合性能完全滿足要求。聚氨酯分散體涂料因為有著優良的耐水、耐久和耐候性，對建筑物的外部裝飾有著突出的優點，作為高檔次的建筑涂料在經濟發達的美國、歐洲各國大量使用。

　　聚氨酯漆膜豐滿、亮麗，具有優異的耐腐蝕性、附著力、耐化學藥品性、耐候性，在膠粘劑涂料等領域得到廣泛的應用。但是單一的乳液在穩定性、自增稠性、固含量以及聚氨酯樹脂涂膜耐水性、光澤等方面不盡如人意。丙烯酸樹脂具有機械強度高、耐老化、抗黃變、耐水性好等優點，但又存在著耐有機溶劑性較差、耐熱性差、軟化點較低、耐磨性差等缺點。

　　因此聚氨酯和聚丙烯酸酯兩者在性能上具有很大的互補性，兩者結合可得到性能更加優良的高聚物。水性體系中以丙烯酸樹脂對聚氨酯進行改性是未來重要的發展方向之一。