水性聚氨酯合成、改性及应用前景

水性聚氨酯合成、改性及应用前景摘要：随着水性聚氨酯合成与改性工艺的不断进步，水性聚氨酯的应用也得到了极地提升，反过来由于水性聚氨酯涂料的优异性能以及其极好的应用前景近些年来有关于性聚氨酯的合成与改性研究也是如火如荼。本文主要介绍了水性聚氨酯涂料的合成方法综述了水性聚氨酯的改性方法，包括丙烯酸酯改性、环氧树脂改性、有机硅改性、纳米关键。水性聚氨酯的制备可采用外乳化法和自乳化法。目前水性聚氨酯的制备和研究主要自乳化法为主。自乳化型水性聚氨酯的常规合成工艺包括溶剂法(丙酮法)、预聚体法、融分散法、酮亚胺等。丙酮法是先制得含端基的高粘度预聚体，加入丙酮、丁酮或四氢喃等低沸点、与水互溶、易于回收的溶剂，以降低粘度，增加分散性，同时充当油性基水性基的媒介。反应过程可根据情况来确定加入溶剂的量，然后用亲水单体进行扩链，高速搅拌下加入水中，通过强力剪切作用使之分散于水中，乳化后减压蒸馏回收溶剂，得U对U水性的聚合物链。含端基的预聚物当相对分子质量不太高、粘度较小时，可不加或加少量的溶剂，直接用亲水性单体将其部分扩链，高速搅拌下分散于水中。然后再用反应活性高的二胺或三胺在水中进行扩链，生成高相对分子质量的水性聚氨酯。预聚体粘度的控制十分重要，否则分散将很困难。此方法适合于低粘度预聚体。熔融分散缩聚法是一种制备水性聚氨酯的无溶剂分散法。与预聚体混合法不同，熔融分散缩聚法先合成的是带有离子基成乳液。酮亚胺与预聚体混合法类似，不同之处在于此法中封闭二胺和封闭联胺被用作潜在二者不会发生作用，当水分散该混合物时，由于酮亚胺的水解速度比与水的反应速度快，。水性聚氨酯改性的目的主要是提高其胶膜的耐水性、耐溶剂性、耐化学品性能以及学性能。这些性能的改进可通过接枝或嵌接其他聚合物，外加或内置交联剂以及共混合成互穿聚合物网络等手段来实现。改性方法一般分为共混改性、交联改性、共聚改性和合改性四种。其中共聚改性是目前最为活跃的改性方法。本文主要讲述了共聚改性的几方法。1（性，但其存在固含量低，乳胶膜的耐水性差、耐候性差、光泽性较差等缺点，使其应用到了一定的限制。而丙烯酸酯类乳液具有较好的耐水性、耐老化、耐黄变、耐候性及优（强度、优异的耐磨性与丙烯酸酯树脂良好的耐水性、耐候性有机结合，从而制备出高固oo等]为U在A使U和A明:于U和A键－A耐磨性，产品可以用于地板漆、纸张和织物整理剂。该方法是早期研究的主要方法，但g等]到A为Ae等]通过半连续乳液聚合法合成U－A乳液，此法以丙烯酸类混合物(酸)明:的A的－As等的Ag等用A与U对U这响U;大量研究表明，采用互穿网络改性在许多方面表现出极佳的性能，广泛应用于塑料改性、涂料孙芳]等用丙烯酸酯改性水性聚氨酯制备了具有核壳结构的水性聚氨酯-丙烯酸酯)酯)nn(、)对AA构酯)与U容当U为%nnH为mA为、为得A周太炎等]以聚酯、二羟甲基丙酸（A）和甲苯-二异氰酸酯（I）等为主AR为0和4，A为Rnn为为%为O%2P改性U用P上的环氧基和仲羟基与U进行共聚反应，得到预聚体后再在水中乳化，最后得到水性的改性U乳液。二是形成互穿网络（N，该方法是先合成U预聚体，再将一定量的P均匀分散到预聚体中，最后将共混物倒入水中乳化，由此制备的乳液稳定性随着k等]采用双环氧化脂环类化合物(R－)改性含羧酸的聚丙烯酸酯乳液，通过加热固()增加使用设备和成本。作者采用环境友好的多环氧化合物山梨醇聚缩水甘油醚(E－(A－)体()高D高d等]用环氧丙醇及I合成环氧聚氨酯弹性体，并对其热稳定性和机械性瞿金清等]分别采用间苯二甲胺四缩水甘油胺)和山梨糖醇多缩水甘油醚))硬度、凝胶量和热稳定性的影响。傅立叶红外光谱)显示D链上的羧基和胺基与0和0明0和0提高D中0还能将D至%为()m()=2m(E)∶m(PUD)=0．2析(TGA)现0和E03由于含CF入U了U征，又赋予材料优异的低表面能、耐水耐油性、润滑性、耐热耐化学品性以及抗沾污性为Ue等]用X脂0侧着0g等(新到耐久性，洗涤0次后接触角仍达到°，水吸收比未经处理的棉织物少1个数量级。利M黄松酯()制得了含氟水性聚氨酯乳液。结果表明:含氟聚氨酯膜的表面有较低的极性，室温下聚醚软段更易于向膜表面迁移，而碳氟链含量较高时迁移现象不明显。氟碳类化合物的主要基CF有6J2由于价格昂贵且力学性能单一难以符合实际需要，目前大多采用与丙烯酸复合的改性水4性纳米改性U的方法有：溶胶-凝胶法、共混法、插层聚合法和原位聚合法。溶胶-凝胶法是硅烷基化合物的水解生成溶胶，水解后的化合物与聚合物缩聚形成凝胶。该方反应条件温和、分散均匀，缺点是母体中引入大量的硅酸烷基醋，其价格昂贵且有毒，到方法工艺简单、经济，但由于纳米粒子颗粒极易团聚，所以纳米粒子在U中的分散性很差。因此，成功制备纳米涂料的关键是选择合适的工艺条件或对纳米粒子表面改性，使纳米材料具有表面效应、小尺寸效应、光学效应、量子尺寸效应、宏观量子尺寸效等特殊性质，可以使材料获得新的功能。将纳米复合材料应用到U涂料中，使得涂层表面活性中心增多，可提高其化学催化和光催化的反应能力，在紫外线和氧的作用下给涂层自清洁能力，表面活性中心与成膜物质的官能团可发生次化学键结合，大大增加涂的刚性和强度]，从而改进了涂层的耐划伤性；提高涂层的抗污性并提高耐候性；提高s等]将薄水铝石通过纳米分散到U中得到混合乳液，所得产物的机械性等]米改性2Uu－gn等]以多壁碳纳米管改性U。结果表明:碳纳米管与℃(从℃℃)。和M中，合成的纳米复合材料的物理性能得到增强。力学性能测试表明，添加多壁碳纳米管的显:为%5刘涛等]采用-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷)、甲基丙烯酸-β-羟乙酯)对水性聚氨酯进行改性对改性后的水性聚氨酯的结构进行了