水性聚氨酯教材

水性聚氨酯1.涂料的發(fā)展趨勢(shì)色彩創(chuàng)造美麗世界，樹脂是多彩顏料的載體。顏料及其它功能性材料的載體

傳統(tǒng)溶劑型涂料污染嚴(yán)重目前我國(guó)每年排放VOC1800萬噸，其中涂料涂裝行業(yè)占1/4，是VOC排放大戶。VOC在太陽(yáng)光照射下與氮氧化物化合形成有毒的光化學(xué)煙霧，污染大氣環(huán)境。美國(guó)、歐盟頒布了涂料溶劑限制排放法令。涂料產(chǎn)品向低VOC、低污染方向發(fā)展已成為必然趨勢(shì)。涂料發(fā)展趨勢(shì)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發(fā)展迅速水性聚氨酯涂料將聚酯涂膜的硬度高、附著力強(qiáng)、耐磨蝕、耐溶劑好等優(yōu)點(diǎn)與水性涂料的低VOC含量相結(jié)(且聚氨酯聚合物具有裁剪性），成為發(fā)展最快的膠種之一。由兩官能團(tuán)的二元異氰酸酯和二元醇反應(yīng)：多元異氰酸酯多羥基化合物及端羥基聚醚、聚酯氨基甲酸酯基團(tuán)(氨酯鍵)+2.聚氨酯涂料3.水性聚氨酯的應(yīng)用木器漆皮革涂飾鞋用粘合劑汽車內(nèi)飾粘合劑汽車底漆織物整理劑性能可控、應(yīng)用廣泛，其它材料難以相比。甲苯二異氰酸酯（TDI）二苯甲烷二異氰酸酯（MDI）六次甲基二異氰酸酯（HDI）異氟爾酮二異氰酸酯（IPDI）四甲基甲苯二異氰酸酯（TMXDI）4.聚氨酯的分類異氰酸酯特點(diǎn)芳香族聚氨酯材料的力學(xué)性能通常較好，但容易變黃；脂肪族聚氨酯的耐光性就好得多，但價(jià)格較高。二元醇分類及特點(diǎn)聚醚二元醇結(jié)構(gòu)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縮聚反應(yīng)生成端羥基聚酯外，己內(nèi)酯用適當(dāng)?shù)钠鹗紕┤缍迹砂l(fā)生開環(huán)聚合反應(yīng)。己內(nèi)酰胺的開環(huán)聚合也基本相似。5.水分散性聚氨酯的合成外乳化法內(nèi)乳化法親水基團(tuán)的引入5.1具體的水性聚氨酯合成路線水性聚氨酯的合成路線預(yù)聚用二元醇擴(kuò)鏈時(shí)，生成氨基甲酸酯用二元胺擴(kuò)鏈時(shí)，生成取代脲基引入親水基團(tuán)異氰酸酯的基本化學(xué)反應(yīng)各類含活潑氫化合物與異氰酸酯反應(yīng)活性次序?yàn)?2)異氰酸酯與含活潑氫化合物的反應(yīng)初級(jí)反應(yīng)因?yàn)楦鱾€(gè)反應(yīng)產(chǎn)物中仍含有活潑氫原子，可與過量的異氰酸酯進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)。次級(jí)反應(yīng)的活性較小，能形成支化或交聯(lián)，是合成非線型聚氨酯材料的基本反應(yīng)。次級(jí)反應(yīng)5.2水性聚氨酯的合成工藝溶劑法（丙酮法）優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)預(yù)聚體混合法將經(jīng)過親水化修飾的聚氨酯預(yù)聚體在攪拌下分散到水中，得到粒度合適的乳液，待乳膠粒的粒徑穩(wěn)定后，向體系內(nèi)加入計(jì)量的二胺或多胺類化合物。優(yōu)點(diǎn)：

缺點(diǎn)熔體分散法

第一步：合成異氰酸根封端的親水性聚氨酯預(yù)聚體；

第二步：在高溫下(T>130℃)加入脲化合物，脲基同異氰酸根反應(yīng)生成縮二脲，制得脲基封端的聚氨酯預(yù)聚體；第三步：封閉后的預(yù)聚體在熱水中分散；第四步：加入甲醛進(jìn)行擴(kuò)鏈反應(yīng)。

熔體分散法特點(diǎn)封閉端基法常用封閉劑亞硫酸氫鈉封端封閉端基法的特點(diǎn)水基聚氨酯合成設(shè)備示意圖工作臺(tái)工作臺(tái)地面6.聚氨酯結(jié)構(gòu)特點(diǎn)含NCO預(yù)聚體和OH預(yù)聚體它由硬段相和軟段相構(gòu)成

嵌段聚氨酯的真實(shí)主鏈結(jié)構(gòu)示意圖TPU微區(qū)結(jié)構(gòu)示意圖1.硬段和軟段硬鏈段內(nèi)相互作用的微區(qū)2.相分離和微區(qū)硬段微區(qū)間的氫鍵相互作用形成了若干相鄰的三微結(jié)構(gòu)區(qū),這些結(jié)構(gòu)具有次晶性質(zhì).硬段的長(zhǎng)度是是決定鏈方向最大微晶厚度的關(guān)鍵因素.SchematicrepresentationofthesuperstructureofSMPU

硬段相區(qū)和軟段相區(qū)表現(xiàn)出既相融合又相互分離的特性當(dāng)軟段相也高度有序時(shí),也會(huì)出現(xiàn)結(jié)晶.如由聚己內(nèi)酯二醇(Mn=4000-10000)+MDI+BDO組成的聚氨酯,其DSC曲線如下：軟段和硬段均表現(xiàn)出結(jié)晶熔融峰聚氨酯的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能7.聚氨酯結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系軟硬段含量的影響硬段結(jié)構(gòu)的影響軟段結(jié)構(gòu)的影響R值的影響親水基含量的影響、成鹽劑的影響三分樹脂、七分用、成膜條件的影響投料比（-NCO/-OH）與端基關(guān)系0<r<1：分子擴(kuò)鏈的端基為-OHr＝1：分子無限擴(kuò)鏈，端基為-NCO和-OH1<r<2：分子擴(kuò)鏈的端基為-NCOr＝2：兩端基均為-NCOr>2：兩端基均為-NCO，且存在游離的異氰酸酯基。分子量

Mw={(1+r)/(1-r)}.M（溶液聚合）水基型：1<r<2；水中進(jìn)一步擴(kuò)鏈，提高分子量8.國(guó)內(nèi)外的研究進(jìn)展存在的問題提高固含量減少溶劑的使用更高的力學(xué)性能和粘結(jié)強(qiáng)度降低產(chǎn)品成本8.1影響固含量的因素

從油相到水相轉(zhuǎn)變的難異乳液穩(wěn)定性隨固含量增加而較?。?）水性聚氨酯的相轉(zhuǎn)變行為轉(zhuǎn)變的第一階段轉(zhuǎn)變的第二階段轉(zhuǎn)變的第三階段（2）乳液穩(wěn)定性的影響因素電荷排斥及空間位阻2.提高交聯(lián)程度的方法紫外光固化雙組份水性交聯(lián)劑封端劑的使用9.水性聚氨酯的改性丙烯酸樹脂改性有機(jī)硅改性環(huán)氧樹脂改性丙烯酸改性聚氨酯聚氨酯優(yōu)點(diǎn)：低溫性能良好、粘結(jié)強(qiáng)度高、彈性高，應(yīng)用范圍廣。缺點(diǎn)：成本相對(duì)較