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双组分水性聚氨酯发展及简介

2019/6/28

        双组分聚氨酯具有成膜温度低、附着力强、耐磨性好、硬度大以及耐化学品、耐候性好等优越性能。水性双组分聚氨酯将双组分溶剂型聚氨酯的高性能和水性材料的低VOC含量相结合,成为研究热点。水性双组分聚氨酯是由含-OH基的水性多元醇和含-NCO基的低黏度多异氰酸酯固化剂组成的,其膜性能主要由羟基树脂的组成和结构决定。


        20世纪90年代初,Jacobs成功开发出一种能分散于水中的多异氰酸酯固化剂,从而使双组分水性聚氨酯真正开始进入实际应用研究阶段。尽管目前国内外生产的水性聚氨酯大多数是单组分聚氨酯,但由于单组分水性聚氨酯的膜性能不够理想,且实际应用中,有时为了满足高强度的需要,常对单组分的膜进行一些后处理,比如烘烤等,以提高交联度。这些后处理使得其应用范围受到很大限制,所以现在对水性双组分聚氨酯的开发与研究已变得十分活跃。如BASF公司研制的高性能水性双组分聚氨酯清漆和底漆,具有极好的综合性能,现已成功地用于OEM涂装。

水性聚氨酯

        常规的双组分水性聚氨酯由含有活泼异氰酸酯集团的固化剂(甲组分)和含有可与异氰酸酯基团反应的活泼氢(羟基)的水性多元醇(已组分)两部分组成。甲组分为多异氰酸酯组分,选择合适的多异氰酸酯固化剂是决定膜性能的重要因素。用于双组分水性聚氨酯体系的固化剂要求有良好的溶解性,要求有足够官能度和反应活性,同时必须具有较低的黏度以便与其他树脂混合。由于多异氰酸酯单体具有较大的挥发性、刺激性和毒性,所以在制备聚氨酯时,很少使用多异氰酸酯单体,而是利用多异氰酸酯的预聚体,即把它们加工成不挥发的亲水性的多异氰酸酯组分,具体有亲水改性多异氰酸酯固化剂,低黏度多异氰酸酯固化剂和较难与水反应的固化剂。


        乙组分为水性双组分聚氨酯的多元醇体系,必须具有分散功能,能将憎水的多异氰酸酯体系很好的分散在水中,使得分散体粒经足够小,保证涂抹具有良好的性能。水性双组分聚氨酯的多元醇有乳液型多元醇和分散体型多元醇。


        乳液型多元醇的制备采用乳液聚合技术,具有工艺简单、成本低的优点;乳液型多元醇的分子量较高,对多异氰酸酯的分散能力较差;为了改善膜的外观,必须采用亲水改性的多异氰酸酯固化剂,或采用高剪切力混合设备。