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水性聚氨酯的合成与改性的原理

文章出处：原创网责任编辑：小莉作者：小莉人气：-发表时间：2014-05-19 10:31:00

水性聚氨酯是综合性能优秀的合成树脂之一。由于其合成单体品种多、反应条件温和、专一、可控,配方调整余地大及其高分子材料的微观结构特点,可广泛用于涂料、黏合剂、泡沫塑料、合成纤维以及弹性体,已成为人们衣、食、住、行必不可少的材料之一,其本身就已经形成了一个多品种、多系列的材料家族,形成了完整的聚氨酯工业体系,这是其它树脂所不具备的。据有关报道,在全球水性聚氨酯产品的消耗总量中,北美洲和欧洲占到70％左右。美国人均年消耗水性聚氨酯材料约5.5 kg,西欧约4.5 kg,而我国的消费水平还很低,年人均不足0.5 kg。溶剂型的聚氨酯涂料品种众多、用途广泛,在涂料产品中占有非常重要的地位。水性聚氨酯的研究始自20世纪50年代,60、70年代,对水性聚氨酯的研究、开发迅速发展,70年代开始工业化生产用作皮革涂饰剂的水性聚氨酯。进入90年代,随着人们环保意识以及环保法规的加强,环境友好的水性聚氨酯的研究、开发日益受到重视,其应用已由皮革涂饰剂不断扩展到涂料、黏合剂等领域,正在逐步占领溶剂型聚氨酯的市场。在水性树脂中,水性聚氨酯仍然是优秀树脂的代表,是现代水性树脂研究的热点之一。

1 水性聚氨酯的合成单体

1.1 多异氰酸酯(polyisocynate)

多异氰酸酯可以根据异氰酸酯基与碳原子连接的部位特点,可分为四大类：芳香族多异氰酸酯(如甲苯二异氰酸酯,TDI)、脂肪族多异氰酸酯(六亚甲基二异氰酸酯,HDI)、芳脂族多异氰酸酯(即在芳基和多个异氰酸酯基之间嵌有脂肪烃基－常为多亚甲基,如苯二亚甲基二异氰酸酯,XDI)和脂环族多异氰酸酯(即在环烷烃上带有多个异氰酸酯基,如异佛尔酮二异氰酸酯,IPDI。芳香族多异氰酸酯合成的聚

氨酯树脂户外耐候性差,易黄变和粉化,属于“黄变性多异氰酸酯”,但价格低,来源方便,在我国应用广泛,如TDI常用于室内涂层用树脂；脂肪族多异氰酸酯耐候性好,不黄变,其应用不断扩大,欧美发达国家已经成为主流的多异氰酸酯单体；芳脂族和脂环族多异氰酸酯接近脂肪族多异氰酸酯,也属于“不黄变性多异氰酸酯”。水性聚氨酯合成用的多异氰酸酯主要有TDI、IPDI、HDI、TMXDI(四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯)。TMXDI可直接用于水性体系,或用于零VOC水性聚氨酯的合成。

1.2 低聚物多元醇(polyol)

水性聚氨酯合成用低聚物多元醇主要包括聚醚型、聚酯型两大类,它构成聚氨酯的软段,分子量通常在500～3 000。不同的聚多元醇与二异氰酸酯制备的P U性能各不相同。聚酯型P U比聚醚型P U具有较高的强度和硬度,这归因于酯基的极性大,内聚能(12.2 kJ/mo1)比醚基的内聚能(4.2 kJ/mo1)高,软段分子间作用力大,内聚强度较大,机械强度就高,而且酯基和氨基甲酸酯键间形成的氢键促进了软、硬段间的相混合。并且由于酯基的极性作用,与极性基材的粘附力比聚醚型优良,抗热氧化性也比聚醚型好。聚醚型PU醚基较易旋转,具有较好的柔顺性,有优越的低温性能,并且聚醚中不存在相对易水解的酯基,其PU比聚醚型耐水解性好,尤其是其具有非常竞争力的价格。不同种类的聚酯多元醇耐水解稳定性相差很大。多元醇相对分子质量越大,用量越多,则表面硬度越低,伸长率越大,强度越低。改变合成单体的种类和比例可以制成软、硬度不同的系列聚氨酯水分散体,以适合不同的需求。

聚酯型多元醇从理论上讲品种是无限的。目前比较常用的有：聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇、聚己二酸己二醇酯二醇等等,国内生产厂家很多,但年生产能力大都在1 000 t以下。由2-甲基-1,3-丙二醇(M P D)、新戊二醇(NPG)、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇(TMPD)、2-乙基-2-丁基-1,3-丙二醇(BEPD)、1,4-环己烷二甲醇(1,4-CHDM)、己二酸(adipic acid)、六氢苯酐(HHPA)、1,4-环己烷二甲酸(1,4-CHDA)、壬二酸(AZA)、间苯二甲酸(IPA)衍生的聚酯二醇耐水解性大大提高,为提高聚酯型水性聚氨酯的储存稳定性提供了原料支持,但其价格较贵。目前,水性聚氨酯用耐水解型聚酯二醇主要为进口产品,国内相关企业应加大该类产品的研发，以满足水性聚氨酯产业的发展。此外，均缩聚物聚己内酯二醇(PCL)、聚碳酸酯二醇也可用于水性聚氨酯的合成。

1.3 扩链剂

为了调节大分子链的软、硬链段比例，同时也为了调节分子量，在水性聚氨酯合成中常使用扩链剂。扩链剂主要是多官能度醇类或胺类化合物。如乙二醇、一缩二乙二醇(二甘醇)、1,2-丙二醇、一缩二丙二醇、1,4-丁二醇(1,4-butanediol,BDO)、1,6-己二醇(HD)，三羟甲基丙烷(TMP)或蓖麻油,或乙二胺、肼、己二胺、异佛尔酮二胺、甲基戊二胺、二亚乙基三胺、三乙烯四胺等。加入少量的三羟甲基丙烷(TMP)或蓖麻油等三官能度以上单体可在大分子链上造成适量的分支,可以有效地改善力学性能及耐水、耐溶剂性能,但其用量不能太多,否则预聚阶段黏度太大,极易凝胶或影响分散,一般

加1％(W)即可。醇类扩链剂一般在预聚合阶段加入(即前加),1,4-丁二醇(1,4-butanediol,BDO)最为常用,使用二甘醇可以改善水分散性,得到稳定的分散体；胺类扩链剂活性太大,一般采用后加法,即加水分散后再对预聚体进行扩链,主要用于脂肪族(如IPDI、HDI)水性聚氨酯预聚体的扩链,乙二胺具有较好的性价比,是主扩链剂,使用少量二亚乙基三胺或三亚乙基四胺也可生成分支型聚合物,涂膜的综合性能通常比二胺类作扩链剂的要好。带有氨基的硅类偶联剂(如康普顿公司的1100、1120等)通过扩链可以在大分子链上引入多烷氧硅基类基团,通过其水解、硅醇之间的缩合,可以实现水性聚氨酯的自交联。为了获得优异的水性聚氨酯产品,多官能度单体的用量、品种应认真加以选择,尽管其用量仅为0.1%～1%,但可以决定涂层的优劣。

1.4 亲水剂(亲水性扩链剂)

亲水性扩链剂指能在水性聚氨酯大分子主链上引入亲水基团的扩链剂,它是水性聚氨酯制备中使用的水性化功能单体。阴离子型扩链剂中带有羧基、磺酸基等亲水基团,结合有此类基团的聚氨酯预聚体经碱中和离子化,即呈现水溶性。常用的产品有：二羟甲基丙酸(dimethylol propionic acid,DMPA)、二羟甲基丁酸(dimethylol butanoica c i d ,D M B A)、1,4-丁二醇-2-磺酸钠；目前阴离子型水性聚氨酯合成的水性单体主要选用D M P A,D M B A活性比D M P A大,熔点低,可用于无助溶剂水性聚氨酯的合成,使VOC降至为0,其应用应引起重视。D M P A、D M B A为白色粉末,使用方便。和阴离子水性聚氨酯显著不同,在合成叔胺型阳离子水性聚氨酯时,先是在聚氨酯链上引入叔胺基团,再进行季叔胺盐化(中和)。而季胺化工序较为复杂,这是阳离子水性聚氨酯发展落后阴离子水性聚氨酯的原因之一。阳离子型水性单体有二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺(M D E A)、N-乙基二乙醇胺(EDEA)、N-丙基二乙醇胺(PDEA)、N-丁基二乙醇胺(BDEA)、二甲基乙醇胺、双(2-羟乙基)苯胺(BHBA)、双(2-羟丙基)苯胺(BHPA)等。国外对利用不同叔胺化合物合成阳离子水性聚氨酯的研究较为深人,而国内大多数采用N-甲基二乙醇胺(MDEA)。非离子型水性聚氨酯的水性单体主要选用聚乙二醇二醇,数均相对分子质量通常大于1 000。

水性单体品种、用量对水性聚氨酯的性能具有非常重要的影响。其用量越大,水分散体粒径越细,外观越透明,稳定性越好,但对耐水性提高有副作用。因此在设计合成配方时,应该在满足稳定性的前提下,尽可能地降低水性单体的用量。应该注意,近年来,出现了一些水性聚酯也可以用于WPU的合成。

1.5 溶剂

水性聚氨酯预聚体制备时黏度较大,为方便传质、传热,尤其是后期的乳化,必须加入适当的溶剂。国内常用的溶剂为丙酮、丁酮、N,N-二甲基甲酰胺,国外主要用N-甲基吡咯烷酮(NMP),使用丙酮、丁酮时,分散完成后应予脱除,使工艺比较复杂；而使用N-甲基吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone,NMP)时,若单体选择、配方设计恰当,预聚体黏度较低,控制好其用量, VOC值可以达标,可不予脱除,而且NMP的少量存在还可以起到成膜助剂的作用,提高涂料施工性能。使用D M B A、T M X D I可以合成零V O C的水性聚氨酯分散体。

2 水性聚氨酯的分类

水性聚氨酯原料繁多,配方多变,制备工艺也各不相同,为方便研究、应用,常对其进行适当分类。

2.1 以外观分

水性聚氨酯可分为聚氨酯水溶液、聚氨酯水分散体和聚氨酯乳液。其性能差别见表1。

2.2 以亲水性基团的电荷性质(或水性单体)分

水性聚氨酯可分为阴离子型水性聚氨酯、阳离子型水性聚氨酯和非离子型水性聚氨酯。其中阴离子型产量最大、应用最广。阴离子型水性聚氨酯又可分为羧酸型和磺酸型两大类。近年来,非离子型水性聚氨酯在大分子表面活性剂、缔合型增稠剂方面的研究越来越多。阳离子型水性聚氨酯渗透性好,具有抗菌、防霉性能,主要用于皮革涂饰剂。

2.3 以合成用单体分

水性聚氨酯可分为聚醚型、聚酯型、聚碳酸酯型和聚醚、聚酯混合型。依照选用的二异氰酸酯的不同,水性聚氨酯又可分为芳香族、脂肪族、芳脂族和脂环族,或具体分为TDI型、IPDI型、MDIX型,等等。芳香族水性聚氨酯同溶剂型聚氨酯类似具有明显的黄变性,耐候性较差,属于低端普及型产品；脂肪族水性聚氨酯则具有很好的保色性、耐候性,但价格高,属于高端产品；芳脂族和脂环族的性能居于二者之间。

2.4 以产品包装形式分

水性聚氨酯可分为单组分水性聚氨酯和双组分水性聚氨酯。其中,双组分水性聚氨酯包括两种类型：一种由水性聚氨酯主剂和交联剂组成,如水性聚氨酯上的羧基可用多氮丙啶化合物进行外交联；另一种由水性羟基组分(可以是水性丙烯酸树脂、水性聚酯或水性聚氨酯)和水性多异氰酸酯固化剂组成；使用时将两组分混合,水挥发后,通过室温(或中温)可反应基团的反应,形成高度交联的涂膜,提高综合性能。单组分水性聚氨酯包括单组分热塑性、单组分自交联型和单组分热固性3种类型。单组分热塑性水性聚氨酯为线型或简单的分子型,属第一代产品,使用方便,价格较低,贮存稳定性好,但涂膜综合性能较差；单组分自交联型、热固型水性聚氨酯是新一代产品,例如可以引入硅交联单元或者干性油脂肪酸结构组成自交联体系,通过水性聚氨酯的羟基和氨基树脂(HMMM)可以组成单组分热固型水性聚氨酯。由于引入自交联基团或加热(或室温)条件下可反应的基团,提高其性能得到了极大提高,其耐水、耐溶剂、耐磨性能可以接近双组分水性聚氨酯体系,该类产品是目前水性聚氨酯的研究主流。因此,选材时应根据具体情况选择。

3 水性聚氨酯的合成原理

目前,阴离子型水性聚氨酯最为重要,芳香族水性聚氨酯合成的化学原理可用下列反应式表示：

在中和之后加水乳化的同时,水也起到扩链剂的作用,扩链后大分子的端-N C O基团转变为-N H2,进一步同-N C O反应,通过脲基(-N H-C O-NH-)使水性聚氨酯的分子量进一步提高。脂肪族水性聚氨酯使用脂肪族二异氰酸酯(如IPDI、TMXDI)为单体,其活性较低,因此,其在水中的扩链是通过加入水中加入乙二胺、肼或二乙烯三胺(多乙烯多胺)进行；此法溶剂用量低,无须脱除溶剂,工艺更可靠,可以实现真正意义上的绿色工艺生产。

4 水性聚氨酯的合成工艺

水性聚氨酯的合成可分为两个阶段。第一阶段为预逐步聚合,即由低聚物二醇、扩链剂、水性单体、二异氰酸酯通过溶液(或本体)逐步聚合生成分子量为103量级的水性聚氨酯预聚体；第二阶段为

中和后预聚体在水中的分散和扩链。水性聚氨酯的乳化主要采用内乳化法。该法利于水性单体在聚氨酯大分子链上引入亲水的离子化基团或亲水嵌段：-COO- +NHEt3、SO3- +Na、-N+-Ac、OCH

2CH2等,在搅拌下自乳化而成乳液(或分散体)。这种乳液稳定性好,质量稳定。根据扩链反应的不同,自乳化法主要有丙酮法和预聚体分散法。

4.1 丙酮法

该法在预聚中期、后期用丙酮或丁酮降低黏度,经过中和,高速搅拌下加水分散,减压脱除溶剂,得到水性聚氨酯分散体。该法工艺简单,产品质量较好,缺点是溶剂需要回收,回收率低,且难以重复利用。目前,我国主要使用该法合成普通型芳香族水性聚氨酯。

4.2 预聚体分散法

即先合成带有-N C O端基的预聚体,通常加入少量的N-甲基吡咯烷酮调整黏度,高速搅拌下将其分散于溶有二(或多)元胺的水中,同时扩链得高分子量的水性聚氨酯。美国等发达国家主要利用该法合成高档脂肪族水性聚氨酯。

5 水性聚氨酯的改性

5.1 内交联法

为提高涂膜的机械性能和耐水性,可直接合成具有适度交联度的水性聚氨酯,通常可采用以下方法加以实现：(1)在合成预聚物时,引入适量的多官能度(通常为三官能度)的多元醇和多异氰酸酪,常用的

物质为TMP、HDI三聚体、IPDI三聚体等。(2)脂肪族水性聚氨酯可以采用适量多元胺进行扩链,使形成的大分子具有微交联结构,常用的多元胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺等。(3)同时采用(1)和(2)两种方法。对水性聚氨酯进行内交联改性,关键要掌握好内交联度,内交联度太低,改性效果不明显,若太高将影响其成膜性能。

5.2 自交联法

所谓自交联法是指在水性聚氨酯成膜后,能自动进行化学反应实现交联,提高涂膜的交联度,改善涂膜的性能。因此必须对水性聚氨酯的大分子结构进行改性，如可以引入干性油脂肪酸(双键结构)以及多烷氧基硅单元等方法加以实现,使得其在成膜后能发生自动氧化交联反应和水解缩合反应,提高综合性能。该法应用较广,市场上已有相关产品应市。

5.3 外加交联剂法

采用自乳化法制备的阴离子型水性聚氨酯成膜后仍含有大量的羧基,使涂膜的耐水性变差。同溶剂型双组分PU一样,水性聚氨酯在施工前可添加外交联剂,成膜后与涂膜中的羧基和外交联剂的可反应基团反应,消除涂膜的亲水基团,可大幅度提高涂膜的耐水性,同时也对涂膜的力学性能有一定改善。常用的交联剂有多氮丙啶、碳化二亚胺,以及水可分散多异氰酸酯、环氧树脂、氨基树脂、环氧硅氧烷等。

5.3.1 硅偶联剂的交联

一些硅偶联剂可以作为水性聚氨酯的交联剂。国外有机硅的生产厂家主要为：Crompton公司和日本信越公司,国内也有一些小规模厂家。有机硅型水性聚氨酯的交联剂主要带有环氧基和硅氧烷基。环氧基可以同羧基反应,将硅氧烷基引入大分子链,通过硅氧烷基的水解、硅羟基的缩合实现其交联。添加该类交联剂的体系具有以下特点：

(1)改善耐溶剂性、耐冲击性和耐划伤性；

(2)优异的湿态和干态附着力；

(3)坚硬而仍具有弹性的涂层；

(4)对固化后涂膜的透明性和颜色没有副作用；

(5)老化后光泽保留率高。

如下产品：

交联的化学机理涉及环氧硅烷的两个官能团；分子的环氧基同树脂羧基反应,而烷氧基部分在水解后通过缩聚而交联成硅氧硅键,烷氧基水解形成的羟基也可以同基材表面反应改善涂料的湿态附着力,或改善颜料同树脂的结合。该机理可表示如下：

其中187活性较大,一般用于配制双组分体系；使用时进行混合；1770活性较低,可用于配制单组分体系；其用量可由树脂酸值进行计算。

5.3.2 多氮丙啶(polyaziridine)的交联

氮丙啶类化合物应用于涂料、纺织和医疗等领域已有多年,近几年才作为水性聚氨酯的室温交联剂使用,它能与羧基、羟基等反应,而且在酸性环境中还可自聚,但在碱性环境中相当稳定。通常配成双组分体系,使用时进行混合。其交联膜的耐水性、耐化学品性、耐高温性以及对底材的附着力都有明显改善,若给于烘烤性能更佳。加有该类交联剂的涂料室温下应该在3～5 d内用完,以免发生水解,丧失活性。多氮丙啶(polyaziridine)与水性聚氨酯的交联机理为：

DSM公司产品CrosslinkerCX-100为多氮丙啶类交联剂。CX-100官能度为3,其当量为166,配漆时氮丙啶基与羧基的物质量的比约为1∶1。一般加入量为乳液量的1%～3%,最佳加入方法为1∶1用水稀释后加入。因为其水溶性很好,手工搅拌即可使用。另外该类交联剂具有一定的毒性,而且价格较高,影响了其推广。

5.3.3 水性多异氰酸酯的交联

水性多异氰酸酯是由脂肪族二异氰酸酯三聚体用非离子型表面活性剂(如聚环氧乙烷)进行接枝改性合成,官能度3～4,固含量可达100%,也可用酯、酮、芳烃及醚酯类溶剂适当稀释。施工时,该组分在手工搅拌下可以很容易分散到另一组分即羟基组分中。用其多异氰酸基团可以和水性丙烯酸型、水性聚酯型或水性聚氨酯型多元醇配制双组分水性聚氨酯涂料,其性能远远优于单组分体系,比较接近溶剂型体系的性能,可以用于强调性能产品的涂饰。罗地亚、拜耳都有产品上市,国内也有一些试制品生产。

5.3.4 采用丙烯酸酯进行改性

采用丙烯酸酯对W P U进行改性通常有2种方法：①物理改性；②化学改性。前者主要是将所需性能的丙烯酸酯类乳液和WPU进行物理拼混,以提高WPU的物理机械性能(硬度、抗张强度),改善丙烯酸乳液的成膜性能,同时降低生产成本。采用此种方法改性所用的丙烯酸乳液的离子稳定性以及对溶剂的亲和性要好,否则可能会破乳。化学改性主要是制备以丙烯酸酯为核聚氨酯为壳的无皂核壳乳

液。该方法主要是采用丙烯酸酯类单体作溶剂,制备端-NCO预聚物。水分散扩链后制得含有丙烯酸酯类单体的WPU分散液,然后通过自由基引发聚合制得丙烯酸酯改性的聚氨酯水分散体。由于丙烯酸酯类单体不溶于水中,而被包封在聚氨酯粒子中,通过聚氨酯中被中和的羧基提供乳化、稳定作用,这样可制得一种以丙烯酸树脂为核、聚氨酯为壳的无溶剂、无游离乳化剂的水分散体,兼具聚氨酯和聚丙烯酸酯两者的优点,同时又降低了成本,因此被誉为“第三代水性聚氨酯”。此合成技术是WPU以及丙烯酸乳液合成技术上的创新和一大突破。

6 水性聚氨酯的应用

6.1 皮革涂饰剂

聚氨酯树脂柔韧、耐磨,可用作天然皮革及人造革的涂层剂及补伤剂；水性聚氨酯涂饰剂克服了丙烯酸乳液涂饰剂“热、粘、冷、脆”的弱点,其处理的皮革手感柔软、滑爽、丰满、光亮,真皮感极强,可极大提高皮具档次,增强市场竞争力。早期的水性聚氨酯是线形的,具有热塑性；为了提高其强度、硬度、耐水性、耐溶剂性,可通过引入三官能度单体形成适当的分支或外加交联剂。

6.2 水性聚氨酯涂料

溶剂型聚氨酯涂料是一种高档的涂料品种,20世纪90年代产量提高很快；但常规的溶剂型聚氨酯涂料含有约40%的有机溶剂。因此，涂料VOC(挥发性有机物)带给大气的污染非常巨大。21世纪涂料的发展方向之一是环保型涂料,即低污染或无污染涂料。主要包括高固体分涂料、水性涂料、粉末涂料和辐射固化涂料。其中,水性涂料是最重要的一类。目前,以水性聚氨酯分散体为基料的涂料在发达国家发展很快,使用于木材、金属及塑料等底材的水性聚氨酯产品不断投放市场,其中有些产品已经打入我国市场。根据组分数水性聚氨酯可分为两大类。

6.2.1 单组分水性聚氨酯涂料

单组分水性聚氨酯涂料只有一个组分,其分子骨架可以是线形或分支的；也可以是热塑性的或自发、光致、热致交联型的。其特点是施工方便,不存在贮存胶化的危险,但涂膜性能(如硬度、耐磨性、耐化学品性)不及双组分水性聚氨酯。光固化水性聚氨酯指用紫外光作用实现交联的涂料体系,其固化速率快、生产效率高,特别适合流水线作业。含有封闭异氰酸酯的水性聚氨酯涂料属热自交联型水性聚氨酯。这类涂料以含有封闭异氰酸酯基的水性聚氨酯及低聚物多元醇。在热的作用下封端基解封,-NCO基团再生,进而实现交联。常用的封闭剂有：己内酰胺、苯酚、乙酰乙酸乙酯、甲乙酮肟以及亚硫酸氢钠。其中,亚硫酸氢钠的脱封温度约70 ℃,其余约150 ℃。此外,HMMM(六甲氧基甲基三聚氰胺)、水性环氧在加热条件下可以同水性聚氨酯分散体的羟基、氨基、氨基甲酸酯基或脲基上的活性氢发生化学反应。可配制烘烤型单组分水性聚氨酯涂料。

6.2.2 双组分水性聚氨酯涂料

热塑性水性聚氨酯耐水性、抗溶剂性及抗化学品性欠佳；烘烤型单组分体系综合性能很好,但施工条件苛刻,不适合大型制件,而且有些材质(木材、塑料等)不耐高温。因此,室温固化型双组分水性聚氨酯涂料在水性聚氨酯涂料中占据越来越重要的地位。该涂料体系组分之一是经亲水性处理的多异氰酸酯。双组分水性聚氨酯涂料的羟基组分包括水性短油度醇酸树脂、水性聚酯、水性丙烯酸树脂及水性聚氨酯,它们常以水分散体的形式供应市场。数均分子量103量级,羟值约100 m g K O H/g(树脂)。两种可反应官能团的摩尔比为：n(-NCO)/n(-OH)=(1.2～1.4)∶1,施工时限约4 h。目前,一些知名公司的双组分水性聚氨酯涂料的综合性能已接近溶剂型聚氨酯的水平,通过单体品种、配方的调整可用于木材、金属、塑料等所有材质的涂饰,前景无限。

6.3 水性聚氨酯黏合剂

同溶剂型聚氨酯黏合剂相比,水性聚氨酯黏合剂是一种绿色、环保型产品,可用于许多领域、多种基材,具有很大的发展潜力。以木材加工为例。目前我国复合板材的生产主要使用“三醛树脂”,即“酚醛树脂”、“脲醛树脂”和“三聚氰胺甲醛树脂”,这些产品存在甲醛残留、污染环境问题,社会影响很坏。近年来发达国家水性聚氨酯黏合剂发展很快。该类黏合剂称为乙烯基聚氨酯乳液,常为丙烯酸改性的水性聚氨酯,也包括单组分、双组分两类产品。据报道,1999年仅日本的产量已达2万t。

7 结语

以上对水性聚氨酯的合成单体、合成原理、合成工艺及改性方法作了介绍。水性聚氨酯在皮革涂饰剂、涂料以及黏合剂领域具有重要的应用,符合行业发展趋势,国内企业界、有关研究机构应加强合作,紧跟世界水性聚氨酯发展潮流,不断推进水性聚氨酯产业的技术进步和市场推广。