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    新鄉市盛世嘉化生物科技有限公司
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    盛世嘉化均三嗪功能型水性聚氨酯涂料
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    功能型水性聚氨酯涂料的設計與應用最新進展

    水性聚氨酯(WPU)是以水為分散介質(替代有機溶劑)

    的環境友好型材料,以其制備的涂料廣泛用于輕紡、皮革、木

    器、塑料、建筑、造紙、汽車和工業維護等領域¨。1。但是,由

    于水性聚氨酯分子中引入了親水基團,在耐水性、耐溶劑性、

    耐候性、干燥速度等方面表現欠佳,限制了它的應用范圍。為

    了滿足人們對環境友好型功能性涂料的需求,研究人員通過

    對水性聚氨酯進行分子結構設計、復合改性、合成工藝和成膜

    技術改進等方法,制備出特殊性能的水性涂料以鹿對市場需

    求,如在分子尺度上進行多元醇分子設計,或將特定分子結構

    (或者元素)引入多元醇來改變大分子主鏈結構,或在微觀尺

    度上進行納米復合改性,或在成膜過程引入特定官能團進行

    交聯改性等多種方法來提升水性聚氨酯涂料的功能。通過功

    能化設計制備的功能型水性聚氨酯涂料具有一般通用犁水性

    聚氨酯涂料所不具備的性能,如阻燃、防腐蝕、防霉殺菌、防涂

    鴉、透明隔熱等特殊性能。本研究主要介紹水性能聚氨酯涂

    料的功能化設計、合成技術與應用進展。

    1 功能型水性聚氨酯的合成技術

    功能型WPU利用其分子結構的可裁剪性,結合新的合成

    及交聯技術,使WPU涂料的性能達到甚至優于傳統溶劑型聚

    氨酯涂料。功能型WPU的合成技術與工藝較為復雜,總體來

    說大致分為幾種工藝方法‘“,見表l。

    2功能型水性聚氨酯的設計與應用

    WPU的功能化足將功能Ⅻ小分千與WPU骨架帽連接,打

    化學連接和物理連接之丹?;瘜W畦掛足利用接桂廈血枉WI’【一

    骨架±引入活性功能甚.從m改變wP0的物理化學性質,賦

    予其新的功能.物理連接是通過小舒子功能化臺物々WPU的

    共混米宴琨通廿功能化設計的WPU.日“制籍H有阻燃、聃

    腐蝕、肪霉樂茁抗攮鴉,透明隔熱等特殊性能帕功能制WPU

    溶料。

    2.1阻燃型水性聚氯酯涂料的設計與應用

    2 1臺鹵阻燃型水性聚氯酣涂料

    在WFU分子巾引^古鹵索N P等的篳M可提高WPU

    的Hl燃性.遷ur“通過添加有機硅低輩物對WPU進行政性.

    使其熱穩定性有較大的提高.

    陳鶴等“蚺卉溲的對二:豌新m二肺(DBNH,)作為碰段

    引^WPU鏈i.制備出丁求性古鹵阻燃聚氯睹.乳濁穩定性

    良好.暖水率最著減?。踔笖禍y試表明.DBNw坩量為15%

    時改性水性聚氨酵的氧指數B選29 6%.以其制薔的涂料縣

    胄較好舳阻燃性。

    2 l 2無鹵阻燃型水性聚氨酯涂料

    膨脹型阻燃荊具備無鹵、低炯、低毒等特性.是目前碰用

    比較廣泛的正卣阻燃豫料。

    孫家琛等”Ⅲ術性聚氯酯潦料膨脹型和非膨脹型阻燃體

    §的性能差剮進行了研究。膨脹型阻燃體系選擇APP—PER

    —MEL復臺膨脹星阻燃體系.非膨脹型阻燃體系選用Mg

    (OH):/AI(OH)】。試驗縮果發現APP—PER—MEL膨脹塑阻

    燃體系比Mg(OH)2/AI(OH),非影脹型阻燃體系舯WPU誅

    料的阻璐蝗果要好。APP—PER—ME[一舔加量為50%塒碳化

    時問為263州硎目樣播加量的Mg(OH):/AtfOH),體系僅為

    t23k許曉光等7用丙烯醯酯政性WPU,然后加^=聚訊瞎

    和平虎B薛.明H提離撩膜的阻燃性能,而HT會破壞兒耐水

    性能

    2 2防腐蝕型水性聚氨酯涂料的設計與應用

    壤氰酯踉抖n卉優異的蝌寒性耐磨性和斬腐蝕性能.仉

    WPU分子中山f含有親水暈研.州此J E耐水、耐溶劑、防腐蝕

    菩性能欠佳。為此.人州莊聚缸醋分子主鏈或側鏈上引人環

    氧樹脂、丙烯醺酯、有帆硅等功能性有機物制備成網絡狀聚骨

    物,或在WPU中曝加納米粒子,“此束吐善WPU的防腐蝕等

    性能。

    2 2 l 環氧樹脂政性水性聚氯酯防腐蝕洽刺

    崩環氧辮85對WPL進行改性可“賦于水性聚氯酯良好

    的防腐蝕性能。f春艷等?!碍h氰樹脂改性庳性鼙氰酯為罄

    料.材備m環保兒防腳蝕性能優異的富鋅髂科。結米裘明.水

    性環鈕聚氯醋常鋅涂料的甜腐蝕能力比傳統玲氧高鋅底潦

    強;鋅扮的添加量時誅層的防腐蝕艘來有一定的影響.此外.

    潦加少量錯粉能提島踩層的防腐蝕性能。該誅料防腐蝕性能

    優良.鰷層機槭強腰高,施I打便在鋼鐵重防腐方面其打廣

    闊的鷹州扮景。

    孫道興等’蔣環氧坩脂E一44與吉硅聚氨酯料脂接枝攙

    策,制得術性聚氰酯改性環毓丙烯酸樹脂。結果表明,當環韞

    討脂E一“在拼脂中所?!|盈分數為30%時.涂料的綜合性

    能選到艟優:選用釷鐵粉和碡艘鋅無毒防銹顏料町制備出具

    有較好的肪銹敢糶的環保防腐簿料,且釷鐵籽甩量為5%時Ⅺ

    使談防腐涂料的防腐性能和機槭性能處于_睦佳水平。

    2 2 2環氟一丙烯酸樹脂復合垃性水性聚氯酯防腐

    蝕潦抖

    丙烯酸樹脂具有較好的耐柬性,耐候性”?。用丙烯酸樹

    的機械性能與丙烯酸良好的耐候性及耐水性兩者有機地結合

    起來,從而使WPU涂膜的性能得到明顯改善¨“。環氧和丙

    烯酸共同改性水性聚氨酯可以綜合三者的優點,獲得高性能

    的WPU防腐涂料¨“。

    吳校彬等¨31通過原位聚合制備了水性聚氨酯一環氧樹

    脂一丙烯酸(WPUEA)復合乳液。實驗結果表明,當一

    NC0/一OH物質的量比為1.2—1.5,TMP用量為2%~3%,

    E20用量為4%一6%,DMPA用量為6%一9%,MMA用量為

    20%~30%時,乳液貯存期超過10個月,凍融循環大于5次,

    涂膜擺桿硬度大于0.70,拉伸強度大于10 MPa,耐水性、耐酸

    堿性、耐溶劑性和防腐性能較未改性的WPU涂料有明顯

    改善。

    2.2.3有機硅改性水性聚氨酯防腐蝕涂料

    有機硅涂料具有優異的耐熱性、耐候性、疏水性¨4—51,而

    聚氨酯涂料具有突出的耐磨損性、耐油性和良好的可焊性,但

    耐熱性、耐水性、耐腐蝕性不夠理想。因此,采用有機硅改性

    聚氨酯材料,可以彌補聚氨酯材料的不足¨?。

    領域具有良好的應用前景。

    李寧等四。用納米ATO隔熱漿料和WPU通過一定的工藝

    制備了納米透明隔熱涂料,將其涂在潔凈玻璃上常溫下即可

    成膜。分析表明玻璃涂膜后節能效果較為明顯,遮蔽系數可

    以達到0.61.而可見光透過率為60.6%,且可阻隔66.43%的

    紫外線。廖陽飛等m1以水性聚氨酯一丙烯酸酯(PUA)樹脂

    為基料,以納米氧化銦錫(ITO)漿料為顏填料制備水性透明隔

    熱玻璃涂料,并制得隔熱夾層玻璃。該玻璃耐輻照、耐熱和耐

    沖擊等性能好,且具有良好的隔熱效果和可見光透射比。當

    顏基質量比為1:4時,納米ITO透明隔熱涂料涂層在可見光區

    (380—780 nm)透射比在75%左右,遮陽系數可達0.57,隔熱

    效果達到15℃以上。杜鄭帥等p¨合成了聚氨酯丙烯酸酯預

    聚物,添加功能納米粉體水性漿料制備了水性紫外光(UV)固

    化納米透明隔熱涂料。研究表明,功能納米粉體水性漿料的

    平均粒徑為27.8 am,添加到預聚物中后涂料的平均粒徑為

    38.8 nm;以隔熱粉體的用量為4.2%、涂層厚度為8 p,m為宜,

    涂層玻璃的可見光透過率達80%,涂層玻璃比空白玻璃在平

    衡時的溫度降低10℃以上,并具有很好的硬度、耐磨、耐水等

    基本性能。

    3結語

    目前,國內功能型WPU涂料的生產及應用與國外相比尚

    處于起步階段,產品性能有待進一步提升。同時,功能型WPU

    涂料的研究正朝著高性能化和多功能化方向發展,尤其要強

    調WPU的分子設計和合成工藝方法。合成WPU時,采用各

    種方法引入具有特殊功能的分子鏈節到分子主鏈或側鏈上,

    使WPU具有特殊功能性;開發新型高效親水擴鏈劑或利用各

    種官能團間反應引入專用交聯劑,提高WPU涂膜耐水、耐溶

    劑性能以及貯存穩定性;利用各類納米材料、可再生材料通過

    化學改性達到分子級復合以大幅提升材料性能,這些方法都

    是功能型WPU涂料的未來發展方向。

     

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