水性聚氨酯的合成及改性研究

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1、广东建材2013年第11期材料研究与应用水性聚氨酯的合成及改性研究邓俊强(广东省建筑材料研究院)摘要：水性聚氨酯是以水作为分散介质，在传统聚氨酯基础上引入亲水基团，从而提高其对水的相容性，达到以水代替有机溶剂的目的[1]。水性聚氨酯具有无毒、无味、无污染、不燃、加工方便等特点，日益受到人们的关注。单一的水性聚氨酯在稳定性、耐水性、自粘稠性、光泽等方面不尽人意，需要对其进行改性，才能符合现实中的使用要求。关键词：水性聚氨酯：合成；复合改性1引言聚氨酯是由多异氰酸酯和多元醇聚合而成的树脂。最初由20世纪

2、30年代，德国0ttoBayer首先合成。由于聚氨酯可以通过改变合成原料比例和用量从而调节水性聚氨酯的形状及性能，所以可以应用于汽车制造、冰箱制造、交通运输、土木建筑、鞋类、合成革、织物、机电、石油化工、矿山机械、航空、医疗、农业等许多领域翻。更因其具有良好的附着力、耐候性、耐腐蚀性，被广泛应用于涂料行业。近年来人们对生态环境问题逐渐重视，世界各国陆陆续续出台关于环保的法律法规，例如有美国在1966年制定的加利福尼亚Rule66，德国在1994年修订了汽车工业涂装生产线上的V0c排放管理办法，我国亦

3、于2001年颁布了《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》规定。随着聚氨酯工业的飞速发展和环保呼声日益强烈，如何降低涂料中易挥发有机物(VOC)含量成为人们研究的热点，水性聚氨酯的发展逐渐显得重要。2水性聚氨酯的发展早在1967年水性聚氨酯树脂已经实现了工业化生产，并首次用于皮革涂饰。1972年拜耳公司正式将水分散体聚氨酯树脂作为皮革涂料使用。1975年研制成功【参考文献】[1]刘艳红，何智海．浅谈粉煤灰对混凝土强度的影响[J]．水泥与混凝土，2008，(04)：36—38．[2]王小峰．粉煤灰细

4、度对普通混凝土抗压强度的影响研究[J]．建筑施工，2010，(08)：853—855．[3]周茹茗，孙耀峰，乔宏霞．不同品质粉煤灰在砂浆中减水效应的自乳化型水性聚氨酯树脂使其性能得到大幅度提高圆。我国从20世纪70年代开始研究聚氨酯涂饰剂在皮革中的应用，沈阳市皮革研究所的Pu一2，天津市皮革研究所的PU一1是早期该类涂饰剂的代表。20世纪80年代，安徽大学、成都科大、武汉市化工研究所、晨光化工研究院先后研制成功的聚氨酯树脂乳液涂饰剂。这一时期，国外著名的聚氨酯树脂有荷兰斯塔尔公司西德Hoee—hes

5、t公司的PU一2l、德国拜耳公司的Byadem系列等‘4

6、。上世纪90年代后期，由于环保方面的要求，水性聚氨酯涂料的发展进入高潮。近年来，我国的水性聚氨酯涂料树脂有了很大的发展，如华南理工大学研制的聚氨酯乳液树脂的水性木器涂料已于2004年在广东嘉宝莉涂料有限公司正式投产，其中各项指标都达到国外同类产品水平。3水性聚氨酯的合成方法水性聚氨酯从制备方法来分可以分为自乳化法和外乳化法。一般来说，外乳化法应用在含少量或不含亲水基团的聚氨酯链段中，在乳化时加入乳化剂，从而强制进行乳化；自乳化法又称内乳化法，

7、是指聚氨酯链段中含有足够的亲水基团，可以自发形成稳定乳液的方法。目前水性聚氨酯的合成主要以自乳化法为主，可分为丙酮法、预聚法、熔融分散法、酮亚胺一酮连氮法、保及强度规律的研究[J]．粉煤灰综合利用，201l(01)：15—17．[4]吴中伟，廉慧珍．高性能混凝土[M]．北京：中国铁道出版社，2005．[5]曹红葵，周大勇．不同细度粉煤灰对水泥性能影响的研究[J]．粉煤灰，2006，(02)：15—16．一25—材料研究与应用广东建材2013年第11期护端基法。3．1丙酮法丙酮法[51是指反应物用丙酮

8、等低沸点的有机溶剂溶解、稀释反应物，使其在溶剂条件下进行聚合、扩链，在乳化分散后抽除丙酮，得到最终产物的方法。丙酮法的优点是丙酮的加入有效地降低了体系的粘度和浓度，使聚合反应更稳定地进行，有利于得到分子量较大的预聚体。而且大大减少乳化时剪切分散的阻力，便于形成粒径较大的稳定乳液。由于丙酮的沸点较低且与水互溶，在反应结束后能通过蒸馏分离出来，易于回收处理。3．2预聚体法预聚体法是指在不加或加入少量溶剂的情况下，在预聚体中引入亲水成分，制出具有一定粘度的预聚体，在高剪切力下乳化并进行链增长，最终制成水性

9、聚氨酯一脲产物。这种方法虽然能从根本上减少有机溶剂的含量，但过高的粘度会造成乳化困难，为了解决这一问题通常要降低预聚体的分子量，这就会对水性聚氨酯的性能造成一定程度上的影响。3．3熔融分散法熔融分散法旧是指预先合成带有叔胺基团的端异氰酸根预聚体，再与尿素或氨水在本体体系中反应，形成聚氨醋双缩二脲或端脲基的低聚物，并加入氯代酰胺使其在高温熔融状态下继续季胺化反应，聚氨酯双缩二脲离聚物具有足够的亲水性，加酸的稀水溶液形成均相溶液，再与甲醛水溶液反应进行羟甲基化，含羟甲基的