水性聚氨酯教材

水性聚氨酯1.涂料的发展趋势色彩创造美丽世界，树脂是多彩颜料的载体。颜料及其它功能性材料的载体

传统溶剂型涂料污染严重目前我国每年排放VOC1800万吨，其中涂料涂装行业占1/4，是VOC排放大户。VOC在太阳光照射下与氮氧化物化合形成有毒的光化学烟雾，污染大气环境。美国、欧盟颁布了涂料溶剂限制排放法令。涂料产品向低VOC、低污染方向发展已成为必然趋势。涂料发展趋势高固含量涂料水性涂料粉末涂料光固化涂料水性聚氨酯涂料发展迅速水性聚氨酯涂料将聚酯涂膜的硬度高、附着力强、耐磨蚀、耐溶剂好等优点与水性涂料的低VOC含量相结(且聚氨酯聚合物具有裁剪性），成为发展最快的胶种之一。由两官能团的二元异氰酸酯和二元醇反应：多元异氰酸酯多羟基化合物及端羟基聚醚、聚酯氨基甲酸酯基团(氨酯键)+2.聚氨酯涂料3.水性聚氨酯的应用木器漆皮革涂饰鞋用粘合剂汽车内饰粘合剂汽车底漆织物整理剂性能可控、应用广泛，其它材料难以相比。甲苯二异氰酸酯（TDI）二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）六次甲基二异氰酸酯（HDI）异氟尔酮二异氰酸酯（IPDI）四甲基甲苯二异氰酸酯（TMXDI）4.聚氨酯的分类异氰酸酯特点芳香族聚氨酯材料的力学性能通常较好，但容易变黄；脂肪族聚氨酯的耐光性就好得多，但价格较高。二元醇分类及特点聚醚二元醇结构聚乙二醇：R＝R’＝H聚丙二醇：R＝R’＝CH3乙氧基化的聚乙二醇：R=H，R’＝CH3乙氧基化的聚乙二醇：R=CH3，R’＝H}嵌段共聚物聚酯二醇除二元羧酸及二元醇的缩聚反应生成端羟基聚酯外，己内酯用适当的起始剂如二元醇，可发生开环聚合反应。己内酰胺的开环聚合也基本相似。5.水分散性聚氨酯的合成外乳化法内乳化法亲水基团的引入5.1具体的水性聚氨酯合成路线水性聚氨酯的合成路线预聚用二元醇扩链时，生成氨基甲酸酯用二元胺扩链时，生成取代脲基引入亲水基团异氰酸酯的基本化学反应各类含活泼氢化合物与异氰酸酯反应活性次序为(2)异氰酸酯与含活泼氢化合物的反应初级反应因为各个反应产物中仍含有活泼氢原子，可与过量的异氰酸酯进一步发生反应。次级反应的活性较小，能形成支化或交联，是合成非线型聚氨酯材料的基本反应。次级反应5.2水性聚氨酯的合成工艺溶剂法（丙酮法）优点缺点预聚体混合法将经过亲水化修饰的聚氨酯预聚体在搅拌下分散到水中，得到粒度合适的乳液，待乳胶粒的粒径稳定后，向体系内加入计量的二胺或多胺类化合物。优点：

缺点熔体分散法

第一步：合成异氰酸根封端的亲水性聚氨酯预聚体；

第二步：在高温下(T>130℃)加入脲化合物，脲基同异氰酸根反应生成缩二脲，制得脲基封端的聚氨酯预聚体；第三步：封闭后的预聚体在热水中分散；第四步：加入甲醛进行扩链反应。

熔体分散法特点封闭端基法常用封闭剂亚硫酸氢钠封端封闭端基法的特点水基聚氨酯合成设备示意图工作台工作台地面6.聚氨酯结构特点含NCO预聚体和OH预聚体它由硬段相和软段相构成

嵌段聚氨酯的真实主链结构示意图TPU微区结构示意图1.硬段和软段硬链段内相互作用的微区2.相分离和微区硬段微区间的氢键相互作用形成了若干相邻的三微结构区,这些结构具有次晶性质.硬段的长度是是决定链方向最大微晶厚度的关键因素.SchematicrepresentationofthesuperstructureofSMPU

硬段相区和软段相区表现出既相融合又相互分离的特性当软段相也高度有序时,也会出现结晶.如由聚己内酯二醇(Mn=4000-10000)+MDI+BDO组成的聚氨酯,其DSC曲线如下：软段和硬段均表现出结晶熔融峰聚氨酯的动态力学性能7.聚氨酯结构与性能的关系软硬段含量的影响硬段结构的影响软段结构的影响R值的影响亲水基含量的影响、成盐剂的影响三分树脂、七分用、成膜条件的影响投料比（-NCO/-OH）与端基关系0<r<1：分子扩链的端基为-OHr＝1：分子无限扩链，端基为-NCO和-OH1<r<2：分子扩链的端基为-NCOr＝2：两端基均为-NCOr>2：两端基均为-NCO，且存在游离的异氰酸酯基。分子量

Mw={(1+r)/(1-r)}.M（溶液聚合）水基型：1<r<2；水中进一步扩链，提高分子量8.国内外的研究进展存在的问题提高固含量减少溶剂的使用更高的力学性能和粘结强度降低产品成本8.1影响固含量的因素

从油相到水相转变的难异乳液稳定性随固含量增加而较小（1）水性聚氨酯的相转变行为转变的第一阶段转变的第二阶段转变的第三阶段（2）乳液稳定性的影响因素电荷排斥及空间位阻2.提高交联程度的方法紫外光固化双组份水性交联剂封端剂的使用9.水性聚氨酯的改性丙烯酸树脂改性有机硅改性环氧树脂改性丙烯酸改性聚氨酯聚氨酯优点：低温性能良好、粘结强度高、弹性高，应用范围广。缺点：成本相对较