水性聚氨酯的相關(guān)介紹及優(yōu)點(diǎn)

聚氨酯從20世紀(jì)30年代開始發(fā)展，而水性聚氨酯的研究始于40年代。1942年，德國的P.Schlack在乳化劑和保護(hù)膠的存在下，通過劇烈攪拌將二異氰酸酯分散于水中并添加二胺，成功地研制出聚氨酯乳液。1953年DuPont公司的Wyandott將二異氰酸酯基團(tuán)封端聚氨酯預(yù)聚體的甲苯溶液分散于水中，用二元胺擴(kuò)鏈，再加入適當(dāng)?shù)娜榛瘎?，在?qiáng)剪切力作用下形成聚氨酯乳液。但該工藝因存在乳化劑用量大、反應(yīng)時(shí)間長以及乳液顆粒較粗而導(dǎo)致穩(wěn)定性差、成膜性差及涂膜性能差等難以達(dá)到應(yīng)用要求。

由于當(dāng)時(shí)聚氨酯材料科學(xué)剛剛起步，水性聚氨酯未受到足夠重視，研究過程和生產(chǎn)都沒有多大進(jìn)展。直至1967年水性聚氨酯才首次以工業(yè)化形式出現(xiàn)在美國市場，1972年拜耳公司正式將聚氨酯水分散體作為皮革涂料進(jìn)行大批量生產(chǎn)。20世紀(jì)70～80年代，美、德、日等國的一些聚氨酯乳液產(chǎn)品從試制階段發(fā)展為工業(yè)生產(chǎn)和應(yīng)用，開始有多種牌號的聚氨酯乳液產(chǎn)品供應(yīng)。

1962年以前，水性聚氨酯所用的多異氰酸酯幾乎都是TDI，這種材料具有綜合性能好、產(chǎn)量大、品種多、應(yīng)用廣、價(jià)格低等諸多優(yōu)點(diǎn)，但有一個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn)：耐黃變性較差。而后出現(xiàn)的IPDI和HDI等脂肪族多異氰酸酯克服了這一缺點(diǎn)，但成本較高。現(xiàn)今，對于耐黃變性沒有特殊要求的情況下，仍然以TDI作為主要的多異氰酸酯原料。

由于聚氨酯結(jié)構(gòu)具有軟、硬嵌段，并且軟硬段可調(diào)，通過對結(jié)構(gòu)的調(diào)整，得到的材料具有以下諸多優(yōu)點(diǎn)。

①耐磨性與黏附性強(qiáng)。

②防腐性能優(yōu)異，耐油、耐酸堿鹽、耐工業(yè)廢氣。

③施工溫度范圍廣，可以從低溫到室溫，直至熱固化溫度。

④具有優(yōu)良的電性能。

⑤與多種樹脂混用性好。

⑥裝飾與保護(hù)性能好。

⑦耐高低溫性能好，-40～300℃都有相應(yīng)的品種。

由于早期溶劑型聚氨酯材料含有有毒溶劑，嚴(yán)重污染環(huán)境，危害人體健康。隨著人類生活質(zhì)量的提高，以及環(huán)保法規(guī)越來越嚴(yán)格，各種環(huán)保條例對揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）的排放量、有害溶劑的含量都有嚴(yán)格的限制。水性聚氨酯由于以水為分散介質(zhì)，不僅具有無毒、不易燃燒、不污染環(huán)境、節(jié)能、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還具備溶劑型聚氨酯的一些重要的性能特征。水性聚氨酯材料既具有良好的綜合性能，又具有不污染、運(yùn)輸安全及工作環(huán)境好等特點(diǎn)，滿足了環(huán)保要求，更加具有誘惑力的是其價(jià)格低廉。在基本不改變有機(jī)溶劑型使用工藝前提下保持有機(jī)溶劑型的產(chǎn)品性能，并且廉價(jià)、安全，因此水性聚氨酯材料是近年來迅速發(fā)展的一類水性材料。

水性聚氨酯材料的柔韌性、機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性、黏結(jié)性、耐化學(xué)藥品及耐久性等都十分優(yōu)異，歐洲、美國、日本均將其視為高性能的品種大力研發(fā)。

相比而言，中國的水性聚氨酯仍處在初步發(fā)展階段，市場擴(kuò)展仍尚待時(shí)日，產(chǎn)品的產(chǎn)量遠(yuǎn)不能滿足大量的市場需求。另外，國內(nèi)水性聚氨酯在很多方面仍存在不少缺陷和改進(jìn)的空間，如耐水性差、儲(chǔ)存期短、分子量低、乳液中樹脂含量低，以及批次產(chǎn)品差異大等。所以，對水性聚氨酯的應(yīng)用及改性研究成為了國內(nèi)各相關(guān)企業(yè)和高校科研工作者的研究熱點(diǎn)。