水性聚氨酯分类及应用

聚氨酯即氨基甲酸酯，是一类含有重复的氨基甲酸基团的高分子聚合物，具有优良的机械性能和化学性能。以往聚氨酯以油溶性居多，近些年水性化趋势形成，聚氨酯的水性化也日趋成熟。

水性聚氨酯分类

水性聚氨酯有许多类别，一般有以下几种分类方法。

• 以外观分类。水性聚氨酯可分为聚氨酯乳液、聚氨酯分散液、聚氨酯水溶液。实际应用最多的是聚氨酯乳液及分散液，其外观特性如表1所示。
  
  

• 按固化方式分类。水性聚氨酯可分为双组份、单组份自干、辐射固化三种。
  辐射固化水性聚氨酯一般含有双键，可在紫外光条件下经光引发剂引发聚合。
  水性双组份体系与传统溶剂型双组份体系一样，即需要A、B两种组分混合，才能发生交联固化，一般使用水性异氰酸酯固化剂。
  单组份水性聚氨酯在室温或加温条件下即可固化。
• 以亲水性基团的性质分类。根据聚氨酯分子侧链或主链上是否含有离子基团，即是否属离子键聚合物，水性聚氨酯可分为阴离子型、阳离子型、非离子型。含阴、阳离子的水性聚氨酯又称为离聚物型水性聚氨酯。不含离子基团的称为非离子水性聚氨酯。
• 以聚氨酯原料分类。按主要低聚物多元醇类型可分为聚醚型、聚酯型及聚烯烃型等，分别指采用聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚丁二烯二醇等作为低聚物而制成的水性聚氨酯。还有聚醚-聚酯、聚醚—聚丁二烯等混合类型。以聚氨酯的异氰酸酯原料分，可分为芳香族异氰酸酯型、脂肪族异氰酸酯型、脂环族异氰酸酯型。
• 根据聚氨酯的水性化方法分为自乳化法和外乳化法。
  自乳化法又称内乳化法，是指聚氨酯链段中含有亲水性成分，因而无需乳化剂即可形成稳定乳液的方法。
  外乳化法又称为强制乳化法，若分子链中仅含少量不足以自乳化的亲水性链段或基团，或完全不含亲水性成分，此时必须添加乳化剂，才能得到乳液。
  比较而言，外乳化法制备的乳液中，由于亲水性小分子乳化剂的残留，影响固化后聚氨酯胶膜的性能，而自乳化法消除了此弊病。水性聚氨酯的制备目前以离子型自乳化法为主。
  
  

重点应用

不同类型的多异氰酸酯和多羟基化合物反应,可以制得不同性能的涂料, 以满足各应用领域的需求。聚氨酯涂膜具有一系列优良的特性, 最突出的优点是耐磨性, 耐化学品性, 良好的韧性、弹性和对基材的粘接性, 能在室温或低温固化, 因此聚氨酯涂料在各领域得到了广泛应用, 被认为是综合性能最好的涂料品种

木器漆一般要求美观并有良好的耐磨性、耐沾污性。水性聚氨酯具有耐磨性、柔韧性、附着力强等特点，木器漆已成为水性聚氨酯涂料的重要应用领域，具有广阔的发展前景。

汽车涂料品种繁多，有电泳漆、二道漆、面漆、原厂漆、修补漆等。随着汽车工业的飞速发展，对汽车涂装的要求越来越高，从环保的角度考虑，水性化是汽车涂料的发展趋势，汽车表面的底漆、中涂漆、色漆、罩光漆以及修补漆均可采用水性聚氨酯。目前使用的水性聚氨酯汽车涂料主要是双组分类型的。

金属腐蚀导致的损失十分严重，特别是钢铁的防腐蚀日益引起国内外关注。而涂覆防锈涂料是防止钢铁腐蚀的主要方法之一。水性涂料因其能够有效地克服溶剂型涂料价格高、污染大的缺点，逐渐成为涂料的主要发展方向。

建筑涂料要求耐光性、耐候性等一些性能，利用聚氨酯分散体涂料通过组分调整可使其综合性能完全满足要求。聚氨酯分散体涂料因为有着优良的耐水、耐久和耐候性，对建筑物的外部装饰有着突出的优点，作为高档次的建筑涂料在经济发达的美国、欧洲各国大量使用。

发展方向

聚氨酯漆膜丰满、亮丽，具有优异的耐腐蚀性、附着力、耐化学药品性、耐候性，在胶粘剂涂料等领域得到广泛的应用。但是单一的乳液在稳定性、自增稠性、固含量以及聚氨酯树脂涂膜耐水性、光泽等方面不尽如人意。丙烯酸树脂具有机械强度高、耐老化、抗黄变、耐水性好等优点，但又存在着耐有机溶剂性较差、耐热性差、软化点较低、耐磨性差等缺点。

因此聚氨酯和聚丙烯酸酯两者在性能上具有很大的互补性，两者结合可得到性能更加优良的高聚物。水性体系中以丙烯酸树脂对聚氨酯进行改性是未来重要的发展方向之一。