水性聚氨酯教材

水性聚氨酯1.涂料的發(fā)展趨勢色彩創(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)溶劑型涂料污染嚴重目前我國每年排放VOC1800萬噸，其中涂料涂裝行業(yè)占1/4，是VOC排放大戶。VOC在太陽光照射下與氮氧化物化合形成有毒的光化學煙霧，污染大氣環(huán)境。美國、歐盟頒布了涂料溶劑限制排放法令。涂料產品向低VOC、低污染方向發(fā)展已成為必然趨勢。涂料發(fā)展趨勢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、耐磨蝕、耐溶劑好等優(yōu)點與水性涂料的低VOC含量相結(且聚氨酯聚合物具有裁剪性），成為發(fā)展最快的膠種之一。由兩官能團的二元異氰酸酯和二元醇反應：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(氨酯鍵)+2.聚氨酯涂料3.水性聚氨酯的應用木器漆皮革涂飾鞋用粘合劑汽車內飾粘合劑汽車底漆織物整理劑性能可控、應用廣泛，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芳香族聚氨酯材料的力學性能通常較好，但容易變黃；脂肪族聚氨酯的耐光性就好得多，但價格較高。二元醇分類及特點聚醚二元醇結構聚乙二醇：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生成端羥基聚酯外，己內酯用適當的起始劑如二元醇，可發(fā)生開環(huán)聚合反應。己內酰胺的開環(huán)聚合也基本相似。5.水分散性聚氨酯的合成外乳化法內乳化法親水基團的引入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聚用二元醇擴鏈時，生成氨基甲酸酯用二元胺擴鏈時，生成取代脲基引入親水基團異氰酸酯的基本化學反應各類含活潑氫化合物與異氰酸酯反應活性次序為(2)異氰酸酯與含活潑氫化合物的反應初級反應因為各個反應產物中仍含有活潑氫原子，可與過量的異氰酸酯進一步發(fā)生反應。次級反應的活性較小，能形成支化或交聯，是合成非線型聚氨酯材料的基本反應。次級反應5.2水性聚氨酯的合成工藝溶劑法（丙酮法）優(yōu)點缺點預聚體混合法將經過親水化修飾的聚氨酯預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，向體系內加入計量的二胺或多胺類化合物。優(yōu)點：

缺點熔體分散法

第一步：合成異氰酸根封端的親水性聚氨酯預聚體；

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

熔體分散法特點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水基聚氨酯合成設備示意圖工作臺工作臺地面6.聚氨酯結構特點含NCO預聚體和OH預聚體它由硬段相和軟段相構成

嵌段聚氨酯的真實主鏈結構示意圖TPU微區(qū)結構示意圖1.硬段和軟段硬鏈段內相互作用的微區(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構區(qū),這些結構具有次晶性質.硬段的長度是是決定鏈方向最大微晶厚度的關鍵因素.SchematicrepresentationofthesuperstructureofSMPU

硬段相區(qū)和軟段相區(qū)表現出既相融合又相互分離的特性當軟段相也高度有序時,也會出現結晶.如由聚己內酯二醇(Mn=4000-10000)+MDI+BDO組成的聚氨酯,其DSC曲線如下：軟段和硬段均表現出結晶熔融峰聚氨酯的動態(tài)力學性能7.聚氨酯結構與性能的關系軟硬段含量的影響硬段結構的影響軟段結構的影響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）與端基關系0<r<1：分子擴鏈的端基為-OHr＝1：分子無限擴鏈，端基為-NCO和-OH1<r<2：分子擴鏈的端基為-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；水中進一步擴鏈，提高分子量8.國內外的研究進展存在的問題提高固含量減少溶劑的使用更高的力學性能和粘結強度降低產品成本8.1影響固含量的因素

從油相到水相轉變的難異乳液穩(wěn)定性隨固含量增加而較小（1）水性聚氨酯的相轉變行為轉變的第一階段轉變的第二階段轉變的第三階段（2）乳液穩(wěn)定性的影響因素電荷排斥及空間位阻2.提高交聯程度的方法紫外光固化雙組份水性交聯劑封端劑的使用9.水性聚氨酯的改性丙烯酸樹脂改性有機硅改性環(huán)氧樹脂改性丙烯酸改性聚氨酯聚氨酯優(yōu)點：低溫性能良好、粘結強度高、彈性高，應用范圍廣。缺點：成本相對較