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新乡市盛世嘉化生物科技有限公司
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盛世嘉化均三嗪功能型水性聚氨酯涂料
发布:xxshengshi 浏览:4160次

功能型水性聚氨酯涂料的设计与应用最新进展

水性聚氨酯(WPU)是以水为分散介质(替代有机溶剂)

的环境友好型材料,以其制备的涂料广泛用于轻纺、皮革、木

器、塑料、建筑、造纸、汽车和工业维护等领域¨。1。但是,由

于水性聚氨酯分子中引入了亲水基团,在耐水性、耐溶剂性、

耐候性、干燥速度等方面表现欠佳,限制了它的应用范围。为

了满足人们对环境友好型功能性涂料的需求,研究人员通过

对水性聚氨酯进行分子结构设计、复合改性、合成工艺和成膜

技术改进等方法,制备出特殊性能的水性涂料以鹿对市场需

求,如在分子尺度上进行多元醇分子设计,或将特定分子结构

(或者元素)引入多元醇来改变大分子主链结构,或在微观尺

度上进行纳米复合改性,或在成膜过程引入特定官能团进行

交联改性等多种方法来提升水性聚氨酯涂料的功能。通过功

能化设计制备的功能型水性聚氨酯涂料具有一般通用犁水性

聚氨酯涂料所不具备的性能,如阻燃、防腐蚀、防霉杀菌、防涂

鸦、透明隔热等特殊性能。本研究主要介绍水性能聚氨酯涂

料的功能化设计、合成技术与应用进展。

1 功能型水性聚氨酯的合成技术

功能型WPU利用其分子结构的可裁剪性,结合新的合成

及交联技术,使WPU涂料的性能达到甚至优于传统溶剂型聚

氨酯涂料。功能型WPU的合成技术与工艺较为复杂,总体来

说大致分为几种工艺方法‘“,见表l。

2功能型水性聚氨酯的设计与应用

WPU的功能化足将功能Ⅻ小分千与WPU骨架帽连接,打

化学连接和物理连接之丹。化学畦挂足利用接桂厦血枉WI’【一

骨架±引入活性功能甚.从m改变wP0的物理化学性质,赋

予其新的功能.物理连接是通过小舒子功能化台物々WPU的

共混米宴琨通廿功能化设计的WPU.日“制籍H有阻燃、聃

腐蚀、肪霉乐茁抗攮鸦,透明隔热等特殊性能帕功能制WPU

溶料。

2.1阻燃型水性聚氯酯涂料的设计与应用

2 1台卤阻燃型水性聚氯酣涂料

在WFU分子巾引^古卤索N P等的筚M可提高WPU

的Hl燃性.迁ur“通过添加有机硅低辈物对WPU进行政性.

使其热稳定性有较大的提高.

陈鹤等“蚺卉溲的对二:豌新m二肺(DBNH,)作为碰段

引^WPU链i.制备出丁求性古卤阻燃聚氯睹.乳浊稳定性

良好.暖水率最著减小.氧指数测试表明.DBNw坩量为15%

时改性水性聚氨酵的氧指数B选29 6%.以其制蔷的涂料县

胄较好舳阻燃性。

2 l 2无卤阻燃型水性聚氨酯涂料

膨胀型阻燃荆具备无卤、低炯、低毒等特性.是目前碰用

比较广泛的正卣阻燃豫料。

孙家琛等”Ⅲ术性聚氯酯潦料膨胀型和非膨胀型阻燃体

§的性能差剐进行了研究。膨胀型阻燃体系选择APP—PER

—MEL复台膨胀星阻燃体系.非膨胀型阻燃体系选用Mg

(OH):/AI(OH)】。试验缩果发现APP—PER—MEL膨胀塑阻

燃体系比Mg(OH)2/AI(OH),非影胀型阻燃体系舯WPU诛

料的阻璐蝗果要好。APP—PER—ME[一舔加量为50%埘碳化

时问为263州硎目样播加量的Mg(OH):/AtfOH),体系仅为

t23k许晓光等7用丙烯醯酯政性WPU,然后加^=聚讯瞎

和平虎B薛.明H提离撩膜的阻燃性能,而HT会破坏儿耐水

性能

2 2防腐蚀型水性聚氨酯涂料的设计与应用

壤氰酯踉抖n卉优异的蝌寒性耐磨性和斩腐蚀性能.仉

WPU分子中山f含有亲水晕研.州此J E耐水、耐溶剂、防腐蚀

菩性能欠佳。为此.人州庄聚缸醋分子主链或侧链上引人环

氧树脂、丙烯醺酯、有帆硅等功能性有机物制备成网络状聚骨

物,或在WPU中曝加纳米粒子,“此束吐善WPU的防腐蚀等

性能。

2 2 l 环氧树脂政性水性聚氯酯防腐蚀洽刺

崩环氧辫85对WPL进行改性可“赋于水性聚氯酯良好

的防腐蚀性能。f春艳等。“环氰树脂改性庳性鼙氰酯为罄

料.材备m环保儿防脚蚀性能优异的富锌髂科。结米裘明.水

性环钮聚氯醋常锌涂料的甜腐蚀能力比传统玲氧高锌底潦

强;锌扮的添加量时诛层的防腐蚀艘来有一定的影响.此外.

潦加少量错粉能提岛踩层的防腐蚀性能。该诛料防腐蚀性能

优良.鲦层机槭强腰高,施I打便在钢铁重防腐方面其打广

阔的鹰州扮景。

孙道兴等’蒋环氧坩脂E一44与吉硅聚氨酯料脂接枝搀

策,制得术性聚氰酯改性环毓丙烯酸树脂。结果表明,当环韫

讨脂E一“在拼脂中所。~质盈分数为30%时.涂料的综合性

能选到艟优:选用钍铁粉和碡艘锌无毒防锈颜料町制备出具

有较好的肪锈敢粜的环保防腐簿料,且钍铁籽甩量为5%时Ⅺ

使谈防腐涂料的防腐性能和机槭性能处于_睦佳水平。

2 2 2环氟一丙烯酸树脂复合垃性水性聚氯酯防腐

蚀潦抖

丙烯酸树脂具有较好的耐柬性,耐候性”⋯。用丙烯酸树

的机械性能与丙烯酸良好的耐候性及耐水性两者有机地结合

起来,从而使WPU涂膜的性能得到明显改善¨“。环氧和丙

烯酸共同改性水性聚氨酯可以综合三者的优点,获得高性能

的WPU防腐涂料¨“。

吴校彬等¨31通过原位聚合制备了水性聚氨酯一环氧树

脂一丙烯酸(WPUEA)复合乳液。实验结果表明,当一

NC0/一OH物质的量比为1.2—1.5,TMP用量为2%~3%,

E20用量为4%一6%,DMPA用量为6%一9%,MMA用量为

20%~30%时,乳液贮存期超过10个月,冻融循环大于5次,

涂膜摆杆硬度大于0.70,拉伸强度大于10 MPa,耐水性、耐酸

碱性、耐溶剂性和防腐性能较未改性的WPU涂料有明显

改善。

2.2.3有机硅改性水性聚氨酯防腐蚀涂料

有机硅涂料具有优异的耐热性、耐候性、疏水性¨4—51,而

聚氨酯涂料具有突出的耐磨损性、耐油性和良好的可焊性,但

耐热性、耐水性、耐腐蚀性不够理想。因此,采用有机硅改性

聚氨酯材料,可以弥补聚氨酯材料的不足¨⋯。

领域具有良好的应用前景。

李宁等四。用纳米ATO隔热浆料和WPU通过一定的工艺

制备了纳米透明隔热涂料,将其涂在洁净玻璃上常温下即可

成膜。分析表明玻璃涂膜后节能效果较为明显,遮蔽系数可

以达到0.61.而可见光透过率为60.6%,且可阻隔66.43%的

紫外线。廖阳飞等m1以水性聚氨酯一丙烯酸酯(PUA)树脂

为基料,以纳米氧化铟锡(ITO)浆料为颜填料制备水性透明隔

热玻璃涂料,并制得隔热夹层玻璃。该玻璃耐辐照、耐热和耐

冲击等性能好,且具有良好的隔热效果和可见光透射比。当

颜基质量比为1:4时,纳米ITO透明隔热涂料涂层在可见光区

(380—780 nm)透射比在75%左右,遮阳系数可达0.57,隔热

效果达到15℃以上。杜郑帅等p¨合成了聚氨酯丙烯酸酯预

聚物,添加功能纳米粉体水性浆料制备了水性紫外光(UV)固

化纳米透明隔热涂料。研究表明,功能纳米粉体水性浆料的

平均粒径为27.8 am,添加到预聚物中后涂料的平均粒径为

38.8 nm;以隔热粉体的用量为4.2%、涂层厚度为8 p,m为宜,

涂层玻璃的可见光透过率达80%,涂层玻璃比空白玻璃在平

衡时的温度降低10℃以上,并具有很好的硬度、耐磨、耐水等

基本性能。

3结语

目前,国内功能型WPU涂料的生产及应用与国外相比尚

处于起步阶段,产品性能有待进一步提升。同时,功能型WPU

涂料的研究正朝着高性能化和多功能化方向发展,尤其要强

调WPU的分子设计和合成工艺方法。合成WPU时,采用各

种方法引入具有特殊功能的分子链节到分子主链或侧链上,

使WPU具有特殊功能性;开发新型高效亲水扩链剂或利用各

种官能团间反应引入专用交联剂,提高WPU涂膜耐水、耐溶

剂性能以及贮存稳定性;利用各类纳米材料、可再生材料通过

化学改性达到分子级复合以大幅提升材料性能,这些方法都

是功能型WPU涂料的未来发展方向。

 

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