文档介绍：水性聚氨酯涂料合成工艺的研究
水性聚氨酯涂料合成工艺的研究
摘要:介绍了制备水性聚氨酯涂料在聚合工艺上的改进措施(包括壳核乳液聚合、无皂乳液聚合、辐照聚合,互穿网络聚合)和研究进展(包括丙烯酸酯改性、环氧树脂改性及有机硅改性),并指出了水性聚氨酯涂料的发展趋势。
关键词:水性聚氨酯;聚合工艺;研究进展
中图分类号:TQ328文献标识码: A
引言
水性聚氨酯是以聚氨酯树脂为基料、以水代替有机溶剂作为分散介质的新型高分子材料,不但保留了传统溶剂型聚氨酯的一些优良性能,还具有无毒、不燃、不污染环境及节约能源等优点。将水性聚氨酯用于涂料粘合剂时,织物使用性能与传统工艺相近,干湿摩擦牢度、耐洗色牢度与未改性涤棉染色样品相当,甚至有所提高,更重要的是该类涂料粘合剂无甲醛释。因此,水性聚氨酯作为一种新型的环保型涂料粘合剂越来越受到人们的重视。

图1聚氨酯的合成
一、水性聚氨酯涂料研究进展
水性聚氨酯涂料是以水性聚氨酯树脂为基础,用水而非传统溶剂为分散质配制而成的涂料。水性聚氨酯乳液具有三大特点:其连续相为水相,故安全,易保管和C存,使用方便;成本低;较完整的保留了溶剂型聚氨酯的特性。进入21世纪后,水性聚氨酯涂料的应用面开始不断拓宽。国内一些生产水性聚氨酯的厂家开始将目光投向涂料领域,生产水性聚氨酯涂料的厂家也从20世纪90年代的不到十家增加到现在的几十家,该产业进入一个新的发展阶段。在PVC點结、汽车内饰、防止功能性整理、涂层等方面都有大量的工业化应用。随着世界范围内日益高涨的环保要求,更是加快了水性聚氨酯工业发展的步伐。目前水性聚氨酯涂料的发展思路主要集中在以下几个方面:一是与丙烯酸树脂进行共聚,形成以丙烯酸为壳,聚氨酯为核的共聚乳液,其综合性能优于纯聚氨酯乳液,在硬度和耐热性方面都有很大提高;二是合成水性紫外固化聚氨酯涂料,其性能甚至超过双组分的性能,和溶剂型涂料相媲美,适合流水线作业的大型家具厂;三是在合成原料上采用可再生资源例如植物油,废弃塑料等制备多元醇,然后应用该多元醇合成水性聚氨酯,既可以节省资源,又可以改善涂膜性能。
二、水性聚氨酯涂料的合成工艺
(一)、无皂乳液聚合
无皂乳液是在反应过程中完全不加乳化剂或仅加入微量乳化剂(其浓度小于临界胶束浓度CMC)的乳液聚合过程。由于传统的乳液反应中存在小分子乳化剂,所制得的胶膜在使用时小分子乳化剂在聚合物与固体基体之间会迁移,这使得聚合物的粘合性变差,并且多余的乳化剂对材料的性能与环境都有负面的影响。无皂乳液聚合解决了乳液中多余的乳化剂的问题,可以避免涂料粘合剂使用时粘接不牢的缺陷。杨建军等采用无皂乳液聚合的方法用丙烯酸酯单体对含C=C双键的水性聚氨酯进行接枝共聚改性,制得丙烯酸酯改性聚氨酯无皂乳液。该无皂乳液所得到的聚合物粒子为120~150nm,通过无皂乳液聚合方法制得的聚氨酯-丙烯酸酯乳液的贮存稳定性较好,%,在碱中浸泡不溶胀,说明该涂膜的耐水性、耐溶剂性都得到了明显的改善,。王雪琴等通过无皂乳液聚合制备了丙烯酸酯改性聚氨酯乳液,通过常温密封保存,每隔半个月观察是否有浑浊、分层、沉淀现象来研究乳液的稳定性。实验结果证实了无皂乳液聚合可制得外观良好、贮存稳定