发布时间 : 星期四 文章水性聚氨酯的改性综述更新完毕开始阅读
4.5 提高功能、降低成本
成本较高是阻碍水性聚氨酯广泛应用的重要原因之一，今后应改进合成方法，从工业流程合理化方面来降低成本，提高价格效能比。一方面从聚合物的分子结构人手，选择合适的功能性单体进行接枝或共聚，来提高水性聚氨酯的性能，另一方面通过共混复配技术来实现。共混复配技术投资少，见效快，既能提高性能，又能降低成本。 4.6 降低活化温度
水性聚氨酯固化成膜时需去除水分，活化能高的水性聚氨酯常温干燥慢，加热又受到条件的限制，且浪费能源。为降低活化温度，常通过加入增塑剂与其它树脂来解决，但结果会降低附着力和贮存稳定性。通过降低活化温度的合成工艺可提高涂层的干燥速度，提高施工效率。
5．水性聚氨酯的改性
单一的水性聚氨酯存在干燥速度慢、对非极性基材润湿差、初粘力低、耐水性差等不足。不能满足多种领域的需要，为改善水性聚氨酯及其胶膜的性能，扩大水性聚氨酯的应用领域，需要对其进行改性。 5．1 丙烯酸酯改性
水性聚氨酯具有良好的物理机械性能和优良的耐寒性，但是单一的水性聚氨酯乳液存在自稠性差，固含量低，乳胶膜的耐水性差，光泽性较差，机械强度不好，且成本较高，其应用受到了一定的限制。丙烯酸酯类乳液具有较好的耐水性、耐候性及优异的物理机械性能。用丙烯酸酯类乳液对水性聚氨酯进行改性，可以把两者优异的性能有机地结合起来，从而使水性聚氨酯的性能得到明显改善，制备出高固含量、低成本、环保型的丙烯酸酯一聚氨酯树脂。丙烯酸酯类化合物改性水性聚氨酯主要有物理共混法和合成共聚乳液两种方法。物理共混法是通过强力搅拌，将制备好的水性聚氨酯乳液和丙烯酸类乳液直接机械混合，得到呈现较强荧光的聚氨酯一丙烯酸共混型乳液，它是聚氨酯和丙烯酸乳液复合的最简单方法。这种复合乳液在一定程度上兼有PU和PA的某些优异性能。但由于只是两种乳液的简单共混，PU 和PA乳液相容性并不理想，产品储存稳定性差。共聚乳液的制备方法主要有：(1)外加交联剂共聚；(2)种子乳液聚合法；(3)互穿聚合物网络聚合法；(4)不饱和单体聚合法等。 5．2 有机硅改性
有机硅化合物是属于半有机、半无机化合物因而具有独特的化学结构，其表面能较低，在成膜过程中有机硅化合物向表面富集，赋予其改性聚合物涂膜优良的耐水、耐油污、耐候、
耐高低温及良好的机械性能，成为当今研究的热点之一。采用化学合成的方法将有机硅氧烷与聚氨酯结合起来，在聚氨酯的分子中引入憎水基团，可以大大降低体系的膜表面张力，极大地降低了膜的表面能，使得原本发粘的水性聚氨酯涂膜的粘性明显下降，同时还能有效提高涂膜的硬度、耐老化和水解性能。马伟等采用自乳化法合成了有机硅改性水性聚氨酯乳液，研究表明随着有机硅含量的增大，乳液粒径增大，粘度降低，当有机硅质量分数为10%时，涂膜表面的疏水性较强，综合性能好。二羟甲基丙酸(DMPA)含量对有机硅改性水性聚氨酯乳液性能有显著影响，DMPA含量越大，乳液的粒径减小，粘度增大；涂膜的拉伸强度和铅笔硬度增大，断裂伸长率降低。 5．3 有机氟改性
含氟树脂是指主链或侧链的碳原子上含有氟原子的合成高分子材料。氟是电负性最强的元
素，氟原子对C—C键的诱导效应很强，使得含氟PU乳液成为一类具有特殊功能的高分子材料， 一方面氟的引入既保持了PU乳液原有的特性，一方面赋予其卓越的低表面能，耐候性，耐化学介质，较高的使用温度，抗污染性及良好的生物相容性。黄松等以丙烯酸八氟戊酯与水性聚氨酯发生共聚，制得了含氟的水性聚氨酯乳液，研究了表明随着聚氨酯含氟量的增加，乳液粒径逐渐变大，改性聚氨酯膜的表面能逐渐降低，而结晶性能无太大变化，碳氟链和聚醚软段组分在成膜过程中都有向表面迁移的趋势，但碳氟链迁移变化不如聚醚软段明显。 5．4 环氧树脂改性
环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，由于分子结构中含有活泼 的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。环氧树脂具有高模量、高强度和耐化学性，可与水性聚氨酯交联以提高水性聚氨酯乳液的综合性能。朱延安等将环氧树脂作为大分子扩链剂合成了水性聚氨酯分散体，研究表明当温度较高时，活泼的环氧基会与一NCO基发生开环反应，形成交联结构，在提高乳胶膜的机械性能的同时，也增加了胶膜的耐水性。
5．5 纳米材料改性
无机纳米粒子的比表面积非常大，与聚合物分子间存在很大的相互作用，因而具有强大的表 面结合能，有很好的粘接强度，优良的热稳定性及耐磨性，是近年来材料科学研究的热点。杨正龙等采用化学改性方法研制了一种碳纳米管掺杂改性的聚氨酯水性分散体，研究表明该
聚氨酯分散体具有良好的室温贮存稳定性，碳纳米管与水性聚氨酯分散体具有良好的相容性和协同增强效应，碳纳米管的掺杂改性能够提高聚氨酯涂膜的耐热性能。
6．水性聚氨酯当前阶段的要求及发展趋势
1、现阶段对水性聚氨酯的要求：
（1）尽量减少有机溶剂用量，最终达到无溶剂。（2）更高的力学性能和粘接强度，特别是初始粘接强度。（3）提高固含量。（4）开拓新的应用领域。（5）加快水性聚氨酯理论研究。目前在水性聚氨酯理论研究上的不足在一定意义上限制了应用研究和开发。（6）加强对水性聚氨酯专用设备的研究和开发。水性聚氨酯设备有专用性，目前国内几乎没有连续性生产的成套设备，这是限制国内水性聚氨酯产量及规模的主要影响因素。 2、发展趋势
（1）双组分水性聚氨酯的研究与开发（2）利用其他高分子材料对水性聚氨酯改性。（3）开展对功能性水性聚氨酯的研究。（4）研究新的固化成膜工艺。（5）水性热固化聚氨酯用封闭剂和交联剂。（6）水性聚氨酯应用助剂的研究以及商品化。（7）提高国内水性聚氨酯产品质量和减少批差，开展对水性聚氨酯专用设备的开发并投入市场。