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水性聚氨酯和丙烯酸酯的优劣对比
2019/2/19
目前我国木器漆大多还是溶剂型油漆，且水性漆中以丙烯酸酯类为主要成膜物质的居多。我们先来简要比较一下水性聚氨酯和丙烯酸酯的优劣。
A、首先聚氨酯合成遵循的是逐步聚合机理，而丙烯酸树脂合成遵循自由基链式聚合，两者此区别为水性聚氨酯带来诸多好处。比如味道会更轻甚至可以做到无任何异味，单体和其他小分子基本无残余，环保性比丙烯酸更好；比如可以引入内乳化分子结构而不再外加乳化剂，从而避免乳化剂的对性能和环保性的干扰；再比如无需引发剂且合成过程会更温和容易控制。
B、水性聚氨酯作为涂料成膜物光泽性更高，尤其适用透明或亮光木器漆，光泽可达90°以上，而丙烯酸或者其共混树脂光泽一般在80°-90°。
C、丙烯酸的优势在哪里呢？首先成本低，其原材料发展时间更长更成熟，其次某些重要性能表现不错，比如保光保色性，耐水耐候性都比水性聚氨酯的要好。鉴于此，丙烯酸体系仍然是主流。为求更环保健康，下文继续探讨水性聚氨酯树脂体系。
目前市售的水性聚氨酯木器漆树脂主要有三种：
NO.1
单组份水性聚氨酯树脂
聚氨酯树脂分子是结构是由硬段和软段组成的嵌段高分子，有两个Tg，使得水性聚氨酯有优异的低温成膜性和柔韧性，而且耐磨性好、硬度高、光亮度大、抗热回粘性佳，并且通过软、硬链段的种类和组成调节可以得到不同性能的产品。非常适合配制各种高档水性木器面漆，如家具漆、地板漆。
为了进一步提高水性聚氨酯木器漆的物理性能及耐化学品性，目前人们在制备过程中选用不饱和油（比如亚麻油、蓖麻油），以引入不饱和键，制得自交联水性聚氨酯。此种做法不仅提高漆膜的物理性能和耐化学品性，还可以提高干燥速度，降低成本。
由于水性聚氨酯分子结构中引入了亲水基团，会导致漆膜耐水性较差，可用含羟基和硅氧烷基团的有机硅化合物或含氟化合物扩链或封端，制备含硅/氟水性聚氨酯分散体。如此漆膜耐水性大大提高，并获得优异的抗划伤性和耐候性。
NO.2
水性聚氨酯-丙烯酸共聚/共混树脂
综合水性聚氨酯和丙烯酸树脂的优点，可以通过化学接枝改性的方法，制备水性聚氨酯-丙烯酸共聚树脂。在控制成本的同时，大大改善了涂膜的耐化学品性耐污性和颜填料润湿分散性等。但是目前市售的共聚树脂很少，大多是两种水乳液共混树脂，性能上接近共聚树脂。
两种不同体系的共混存在相容性的问题，主要是热力学稳定性问题，因此在树脂混合配漆前应注意：
（A）相容性检查：液态树脂混合后放置一段时间，可观察混合液的外观，如粘度有无变化、有无沉淀析出、有无成胶甚至分层现象等，来判断所选用树脂的相容性。更好的办法是在玻璃板上涂覆干燥成膜后，观察涂膜的透明性及表面状态来判断相容性。
（B）一定要明确所用树脂的离子型态：相同离子型的树脂混合后稳定性较好，但即使离子型态相同，还应该注意离子强度和离子电荷作用的影响，有无自由离子存在（像丙烯酸树脂中的某些离子型乳化剂）也是实际应用中特别注意的。因为自由离子往往能影响水性聚氨酯树脂的粘度和分散体的稳定性。
（C）巧用树脂极性的过渡（增容剂）：意思就是选一个高极性和一个相对低极性树脂共混，相容性不好，可以再选一个极性介于两者之间的第三者树脂来增加两者的相容性，不过此法实际操作种并不易做到，小编觉得第三种树脂往往影响原有配方，可能需要进一步大量实验了。
NO.3
双组份水性聚氨酯树脂
与单组份水性木器漆相比，双组份水性木器漆采用外加交联剂的方式能显著提高漆膜的综合性能，只是操作稍麻烦，成本更高些。常见的外加交联剂（固化剂或称B组分）有聚氮丙啶、碳化二亚胺，最为常用也是通用的是水分散多异氰酸酯。
双组份水性聚氨酯在硬度、光泽、耐水、耐候、耐化学品等方面已可做到与溶剂型双组份聚氨酯木器漆相近，同时VOC含量很低，可减少90%，且干燥速度也很快，使用期也能满足木器漆的要求。
在此需要点名水分散多异氰酸酯固化剂，它不仅与树脂主体组分的羟基反应，同时也与水发生反应，生成二氧化碳，这些气体如果在成膜表干前不能及时排出，很容易造成漆膜起泡的重大弊病，这在实际应用中特别容易出问题。
市场上较新颖的水性聚氨酯木器漆树脂还有：水性光固化聚氨酯树脂。多是引入羟基丙烯酸，利用丙烯酸单体中的双键，在光照催化下断键而固化。
A、首先聚氨酯合成遵循的是逐步聚合机理，而丙烯酸树脂合成遵循自由基链式聚合，两者此区别为水性聚氨酯带来诸多好处。比如味道会更轻甚至可以做到无任何异味，单体和其他小分子基本无残余，环保性比丙烯酸更好；比如可以引入内乳化分子结构而不再外加乳化剂，从而避免乳化剂的对性能和环保性的干扰；再比如无需引发剂且合成过程会更温和容易控制。
B、水性聚氨酯作为涂料成膜物光泽性更高，尤其适用透明或亮光木器漆，光泽可达90°以上，而丙烯酸或者其共混树脂光泽一般在80°-90°。
C、丙烯酸的优势在哪里呢？首先成本低，其原材料发展时间更长更成熟，其次某些重要性能表现不错，比如保光保色性，耐水耐候性都比水性聚氨酯的要好。鉴于此，丙烯酸体系仍然是主流。为求更环保健康，下文继续探讨水性聚氨酯树脂体系。
目前市售的水性聚氨酯木器漆树脂主要有三种：
NO.1
单组份水性聚氨酯树脂
聚氨酯树脂分子是结构是由硬段和软段组成的嵌段高分子，有两个Tg，使得水性聚氨酯有优异的低温成膜性和柔韧性，而且耐磨性好、硬度高、光亮度大、抗热回粘性佳，并且通过软、硬链段的种类和组成调节可以得到不同性能的产品。非常适合配制各种高档水性木器面漆，如家具漆、地板漆。
为了进一步提高水性聚氨酯木器漆的物理性能及耐化学品性，目前人们在制备过程中选用不饱和油（比如亚麻油、蓖麻油），以引入不饱和键，制得自交联水性聚氨酯。此种做法不仅提高漆膜的物理性能和耐化学品性，还可以提高干燥速度，降低成本。
由于水性聚氨酯分子结构中引入了亲水基团，会导致漆膜耐水性较差，可用含羟基和硅氧烷基团的有机硅化合物或含氟化合物扩链或封端，制备含硅/氟水性聚氨酯分散体。如此漆膜耐水性大大提高，并获得优异的抗划伤性和耐候性。
NO.2
水性聚氨酯-丙烯酸共聚/共混树脂
综合水性聚氨酯和丙烯酸树脂的优点，可以通过化学接枝改性的方法，制备水性聚氨酯-丙烯酸共聚树脂。在控制成本的同时，大大改善了涂膜的耐化学品性耐污性和颜填料润湿分散性等。但是目前市售的共聚树脂很少，大多是两种水乳液共混树脂，性能上接近共聚树脂。
两种不同体系的共混存在相容性的问题，主要是热力学稳定性问题，因此在树脂混合配漆前应注意：
（A）相容性检查：液态树脂混合后放置一段时间，可观察混合液的外观，如粘度有无变化、有无沉淀析出、有无成胶甚至分层现象等，来判断所选用树脂的相容性。更好的办法是在玻璃板上涂覆干燥成膜后，观察涂膜的透明性及表面状态来判断相容性。
（B）一定要明确所用树脂的离子型态：相同离子型的树脂混合后稳定性较好，但即使离子型态相同，还应该注意离子强度和离子电荷作用的影响，有无自由离子存在（像丙烯酸树脂中的某些离子型乳化剂）也是实际应用中特别注意的。因为自由离子往往能影响水性聚氨酯树脂的粘度和分散体的稳定性。
（C）巧用树脂极性的过渡（增容剂）：意思就是选一个高极性和一个相对低极性树脂共混，相容性不好，可以再选一个极性介于两者之间的第三者树脂来增加两者的相容性，不过此法实际操作种并不易做到，小编觉得第三种树脂往往影响原有配方，可能需要进一步大量实验了。
NO.3
双组份水性聚氨酯树脂
与单组份水性木器漆相比，双组份水性木器漆采用外加交联剂的方式能显著提高漆膜的综合性能，只是操作稍麻烦，成本更高些。常见的外加交联剂（固化剂或称B组分）有聚氮丙啶、碳化二亚胺，最为常用也是通用的是水分散多异氰酸酯。
双组份水性聚氨酯在硬度、光泽、耐水、耐候、耐化学品等方面已可做到与溶剂型双组份聚氨酯木器漆相近，同时VOC含量很低，可减少90%，且干燥速度也很快，使用期也能满足木器漆的要求。
在此需要点名水分散多异氰酸酯固化剂，它不仅与树脂主体组分的羟基反应，同时也与水发生反应，生成二氧化碳，这些气体如果在成膜表干前不能及时排出，很容易造成漆膜起泡的重大弊病，这在实际应用中特别容易出问题。
市场上较新颖的水性聚氨酯木器漆树脂还有：水性光固化聚氨酯树脂。多是引入羟基丙烯酸，利用丙烯酸单体中的双键，在光照催化下断键而固化。
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