水性聚氨酯(水性聚氨酯的基本概念)

1.水性聚氨酯的基本概念

聚氨酯樹(shù)脂的水性化已逐步取代溶劑型，成為聚氨酯工業(yè)發(fā)展的重要方向。

水性聚氨酯可廣泛應(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。本項(xiàng)目經(jīng)過(guò)國(guó)家自然科學(xué)基金資助研究及十多年的研發(fā)，已具有成熟的陰離子型自乳化聚氨酯乳液和陽(yáng)離子型自乳化聚氨酯乳液合成改性的技術(shù)，可提供 1噸/天生產(chǎn)能力的水性聚氨酯生產(chǎn)的整套工藝和設(shè)備技術(shù)。

本項(xiàng)目可根據(jù)用戶的需求，對(duì)水性聚氨酯進(jìn)行配方設(shè)計(jì)與調(diào)整以滿足實(shí)際使用的要求，并可結(jié)合納米雜化技術(shù)制備高性能的水性聚氨酯。 按粒徑和外觀分可分為聚氨酯水溶液（粒徑0.1微米，外觀白濁）；依親水性基團(tuán)的電荷性質(zhì)，水性聚氨酯可分為陰離子型水性聚氨酯、陽(yáng)離子型水性聚氨酯和非離子型水性聚氨酯。

其中陰離子型最為重要，分為羧酸型和磺酸型兩大類。依合成單體不同水性聚氨酯可分為聚醚型、聚酯型和聚醚、聚酯混合型。

依照選用的二異氰酸酯的不同，水性聚氨酯又可分為芳香族和脂肪族，或具體分為TDI型、HDI型等等。依產(chǎn)品包裝形式水性聚氨酯可分為單組分水性聚氨酯和雙組分水性聚氨酯。

水性聚氨酯整個(gè)合成過(guò)程可分為兩個(gè)階段。第一階段為預(yù)逐步聚合，即由低聚物二醇、擴(kuò)鏈劑、水性單體、二異氰酸酯通過(guò)溶液逐步聚合生成相對(duì)分子質(zhì)量為l000量級(jí)的水性聚氨酯預(yù)聚體；第二階段為中和后預(yù)聚體在水中的分散。

水性PU因其具有環(huán)保作用，雖然歷史不長(zhǎng)，但發(fā)展非常迅速。水性聚氨酯包括聚氨酯水溶液、水分散液和水乳液三種，為二元膠態(tài)體系，聚氨酯（PU）粒子分散于連續(xù)的水相中，也有人稱水性PU或水基PU。

由于聚氨酯原料和配方的多樣性，水性聚氨酯開(kāi)發(fā)40年左右的時(shí)間，人們已研究出許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。

⒈以外觀分 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(shí)際應(yīng)用最多的是聚氨酯乳液及分散液，本書中統(tǒng)稱為水性聚氨酯或聚氨酯乳液。

⒉按使用形式分 水性聚氨酯膠粘劑按使用形式可分為單組分及雙組分兩類。可直接使用，或無(wú)需交聯(lián)劑即可得到所需使用性能的水性聚氨酯稱為單組分水性聚氨酯膠粘劑。

若單獨(dú)使用不能獲得所需的性能，必須添加交聯(lián)劑；或者一般單組分水性聚氨酯添加交聯(lián)劑后能提高粘接性能，在這些情況中，水性聚氨酯主劑和交聯(lián)劑二者就組成雙組分體系。⒊以親水性基團(tuán)的性質(zhì)分 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(yáng)離子型、非離子型。

含陰、陽(yáng)離子的水性聚氨酯又稱為離聚物型水性聚氨酯。⑴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。⑵陽(yáng)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(yáng)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(guò)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。

⑶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。

⑷混合型 聚氨酯樹(shù)脂分子結(jié)構(gòu)中同時(shí)具有離于型及非離子型親水基團(tuán)或鏈段。⒋以聚氨酯原料分 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多元醇而制成的水性聚氨酯。

還有聚醚-聚酯、聚醚—聚丁二烯等混合 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(huán)族異氰酸酯型。按具體原料還可細(xì)分，如TDI型、HDI型，等等。

⒌按聚氨酯樹(shù)脂的整體結(jié)構(gòu)劃分 ⑴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。聚氨酯乳液是指以低聚物多元醇、擴(kuò)鏈劑、二異氰酸酯為原料，以通常方法制備的聚氨酯分散于水所形成的乳液。

乙烯基聚氨酯乳液一般指在乙烯基樹(shù)脂水溶液或乳液中加入異氰酸酯而形成的乳液，是雙組分體系。多異氰酸酯乳液是指含親水基團(tuán)多異氰酸酯乳化于水，或多異氰酸酯的有機(jī)溶液分散于含乳化劑的水而形成的乳液，也是雙組分即用即配體系，適用期較短。

封閉型異氰酸酯乳液是指分子中含有被封閉的異氰酸酯基團(tuán)的聚氨酯乳液，是一種穩(wěn)定的單組分體系。在制備聚氨酯乳液時(shí)司引入封閉異氰酸酯基團(tuán)，也可制成封閉異氰酸酯基團(tuán)含量高的乳液，用于和其他乳液體系共混，起交聯(lián)作用，水分揮發(fā)后加熱交聯(lián)。

⑵聚氨酯乳液還可細(xì)分為聚氨酯乳液和聚氨酯-脲乳液，后者是指由聚氨酯預(yù)聚體在水中分散同時(shí)通過(guò)水或二。

2.水性聚氨酯是什么東西

水性聚氨酯是配制水性聚氨酯膠粘劑的基礎(chǔ)物質(zhì)和關(guān)鍵組分，它的性能直接決定膠粘劑的最終性能。

根據(jù)粒子所帶電荷種類，水性聚氨酯可分為陰離子，陽(yáng)離子，非離子三種類型。水性聚氨酯的制備一般是先合成一定分子量的聚氨酯預(yù)聚體，然后在剪切力作用下將預(yù)聚體分散在水中。

目前其制備方法以親水單體擴(kuò)鏈、自乳化法為主，即在聚氨酯預(yù)聚體的分子結(jié)構(gòu)中引入親水性擴(kuò)鏈劑，所得聚合物無(wú)需外加乳化劑就能直接分散于水中形成水性聚氨酯。親水單體擴(kuò)鏈法的合成工藝有溶劑法、預(yù)聚物分散水中擴(kuò)鏈法、熔融分散縮聚法等。

3.水性聚氨酯涂料介紹是怎樣的

水性聚氨酯是以水代替有機(jī)溶劑作為分散介質(zhì)的新型聚氨酯體系，也稱水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。

水性聚氨酯以水為溶劑，無(wú)污染、安全可靠、機(jī)械性能優(yōu)良、相容性好、易于改性等優(yōu)點(diǎn)。聚氨酯樹(shù)脂的水性化已逐步取代溶劑型，成為聚氨酯工業(yè)發(fā)展的重要方向。

水性聚氨酯可廣泛應(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。 水性漆是以水稀釋劑、不含有機(jī)溶劑的涂料。

無(wú)毒無(wú)刺激氣味，對(duì)人體無(wú)害，具有高環(huán)保性。因?yàn)樗云岷写罅克?，因而?duì)容器、輸送管路、噴漆室體等易受潮部位有腐蝕性，需用于不銹鋼或塑料制品。

將一系列的改性有機(jī)硅樹(shù)脂引入到聚氨酯皮革、聚氨酯涂飾劑、聚氨酯粘合劑、鞋底料、聚氨酯涂料、油墨中去，通過(guò)工程師的對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，可解決水性聚氨酯和油性聚氨酯產(chǎn)品存在的種種問(wèn)題。

4.什么是水性聚氨酯膠

水性聚氨酯膠是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的膠粘劑，有人也稱水性聚氨酯膠為水系聚氨酯膠或水基聚氨酯膠。水性聚氨酯膠依其外觀和粒徑，將其分為三類：聚氨酯水溶液（粒徑<0.001um，外觀透明）、聚氨酯分散液（粒徑0.001-0.1 um，外觀半透明）、聚氨酯乳液（粒徑>0.1 ，外觀白濁）。水性聚氨酯膠最大的優(yōu)勢(shì)是以水為基本介質(zhì)，具有不燃、氣味小、不污染環(huán)境、節(jié)能、操作加工方便等優(yōu)點(diǎn)，已受到人們的重視。目前，水性聚氨酯的核心技術(shù)受技術(shù)壁壘而依舊被國(guó)外公司所控制，國(guó)內(nèi)水性聚氨酯膠的價(jià)格成本較高，產(chǎn)品水平也參差不齊，比較好的唯有東方樹(shù)脂生產(chǎn)的德力水性聚氨酯膠。

水性聚氨酯膠粘劑的性能特點(diǎn)

與溶劑型聚氨酯膠粘劑相比，水性聚氨酯膠粘劑除了上述的無(wú)溶劑臭味、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)外，還具有下述特點(diǎn)。

(1)大多數(shù)水性聚氨酯膠粘劑中不含NCO基團(tuán)，因而主要是靠分子內(nèi)極性基團(tuán)產(chǎn)生內(nèi)聚力和粘附力進(jìn)行固化。而溶劑型或無(wú)溶劑單組分及雙組分聚氨酯膠粘劑可充分利用NCO的反應(yīng)、在粘接固化過(guò)程中增強(qiáng)粘接性能。水性聚氨酯中含有羧基、羥基等基團(tuán)，適宜條件下可參與反應(yīng)，使膠粘劑產(chǎn)生交聯(lián)。

(2)除了外加的高分子增稠劑外，影響水性聚氨酯粘度的重要因素還有離子電荷、核殼結(jié)構(gòu)、乳液粒徑等。？聚合物分子上的離子及反離子（指溶液中的與聚氨酯主鏈、側(cè)鏈中所含的離子基團(tuán)極性相反的自由離子）越多，粘度越大；而固體含量（濃度）、聚氨酯樹(shù)脂的分子量、交聯(lián)劑等因素對(duì)水性聚氨酯粘度的影響并不明顯，這有利于聚氨酯的高分子量化，以提高膠粘劑的內(nèi)聚強(qiáng)度。與之相比，溶劑型聚氨酯膠粘劑的粘度的主要影響因素有聚氨酯的分子量、支化度、膠的濃度等。相同的固體含量，水性膠粘劑的粘度較溶劑型膠粘劑小。

(3)粘度是膠粘劑使用性能的一個(gè)重要參數(shù)。水性聚氨酯的粘度一般通過(guò)水溶性增稠劑及水來(lái)調(diào)整。而溶劑型膠粘劑可通過(guò)提高固 含量、聚氨酯的分子量或選擇適宜溶劑來(lái)調(diào)整。

(4)由于水的揮發(fā)性比有機(jī)溶劑差，故水性聚氨酯膠粘劑干燥較慢，并且由于水的表面張力大，對(duì)表面疏水性的基材的潤(rùn)濕能力差。若當(dāng)大部分水分還未從粘接層、涂層揮發(fā)到空氣中，或者被多孔性基材吸收就遽然加熱干燥，則不易得到連續(xù)性的膠層。由于大多數(shù)水性聚氨酯膠是由含親水性的聚氨酯為主要固體成分，且有時(shí)還含水溶性高分子增稠劑，膠膜干燥后若不形成一定程度的交聯(lián)，則耐水性不佳。

(5)水性聚氨酯膠粘劑可與多種水性樹(shù)脂混合，以改進(jìn)性能或降低成本。此時(shí)應(yīng)注意離子型水性膠的離子性質(zhì)和酸堿性，否則可能引起凝聚。因受到聚合物間的相容性或在某些溶劑中的溶解性的影響，溶劑型聚氨酯膠粘劑只能與為數(shù)有限的其他樹(shù)脂膠粘劑共混。

(6)水性聚氨酯膠粘劑氣味小，操作方便，殘膠易清理，而溶劑型聚氨酯膠粘劑使用中有時(shí)還需耗用大量溶劑，清理也不及水性膠方便。

5.水性聚氨酯的具體概念 分類 品種 顏色 生產(chǎn)廠家

水性聚氨酯

水性聚氨酯是以水代替有機(jī)溶劑作為分散介質(zhì)的新型聚氨酯體系，也稱水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。水性聚氨酯以水為溶劑，無(wú)污染、安全可靠、機(jī)械性能優(yōu)良、相容性好、易于改性等優(yōu)點(diǎn)。聚氨酯樹(shù)脂的水性化已逐步取代溶劑型，成為聚氨酯工業(yè)發(fā)展的重要方向。水性聚氨酯可廣泛應(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。

本項(xiàng)目經(jīng)過(guò)國(guó)家自然科學(xué)基金資助研究及十多年的研發(fā)，已具有成熟的陰離子型自乳化聚氨酯乳液和陽(yáng)離子型自乳化聚氨酯乳液合成改性的技術(shù)，可提供 1噸/天生產(chǎn)能力的水性聚氨酯生產(chǎn)的整套工藝和設(shè)備技術(shù)。本項(xiàng)目可根據(jù)用戶的需求，對(duì)水性聚氨酯進(jìn)行配方設(shè)計(jì)與調(diào)整以滿足實(shí)際使用的要求，并可結(jié)合納米雜化技術(shù)制備高性能的水性聚氨酯。

按粒徑和外觀分可分為聚氨酯水溶液（粒徑O.1微米，外觀白濁）；

依親水性基團(tuán)的電荷性質(zhì)，水性聚氨酯可分為陰離子型水性聚氨酯、陽(yáng)離子型水性聚氨酯和非離子型水性聚氨酯。其中陰離子型最為重要，分為羧酸型和磺酸型兩大類。

依合成單體不同水性聚氨酯可分為聚醚型、聚酯型和聚醚、聚酯混合型。依照選用的二異氰酸酯的不同，水性聚氨酯又可分為芳香族和脂肪族，或具體分為TDI型、HDI型等等。

依產(chǎn)品包裝形式水性聚氨酯可分為單組分水性聚氨酯和雙組分水性聚氨酯。

生產(chǎn)廠家：/cplist/cplist14/137504vstit.htm

6.水性聚氨酯的應(yīng)用有哪些

皮革涂飾劑 水性聚氨酯的基本用途是作皮革涂飾劑。

我國(guó)也有規(guī)模生產(chǎn)。 聚氨酯樹(shù)脂柔韌、耐磨，可用作天然皮革及人造革的涂層劑及補(bǔ)傷劑；水性聚氨酯涂飾劑克服了丙烯酸乳液涂飾劑“熱粘冷脆”的弱點(diǎn)，其處理的皮革手感柔軟、滑爽、豐滿、光亮，真皮感極強(qiáng)，可極大提高皮具檔次，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

早期的水性聚氨酯是線形的，具熱塑性；為了提高其強(qiáng)度、硬度、耐水性、耐溶劑性，可通過(guò)引入三官能度單體形成適當(dāng)?shù)姆种Щ蛲饧咏宦?lián)劑。 水性聚氨酯涂料 溶劑型聚氨酯涂料是一種高檔的涂料品種，九十年代產(chǎn)量提高很快；但常規(guī)的溶劑型聚氨酯涂料含有約40%的有機(jī)溶劑，因此涂料VOC（揮發(fā)性有機(jī)物）帶給大氣的污染非常巨大。

21世紀(jì)涂料的發(fā)展方向之一是環(huán)保型涂料，即低污染或無(wú)污染涂料。主要包括高固體份涂料、水性涂料、粉末涂料和輻射固化涂料。

其中，水性涂料是最重要的一類。 目前，以水性聚氨酯分散體為基料的涂料在發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展很快，使用于木材、金屬及塑料等底材的水性聚氨酯產(chǎn)品不斷投放市場(chǎng)，其中有些產(chǎn)品已經(jīng)打入我國(guó)市場(chǎng)。