水性聚氨酯的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

從1943年德國(guó)的Schlack首先研制出水性聚氨酯至今已經(jīng)有70年的歷史，國(guó)內(nèi)外對(duì)于水性聚氨酯的研究取得了可喜的進(jìn)展，技術(shù)日益成熟和完善。德國(guó)、美國(guó)、日本等多家企業(yè)已經(jīng)生產(chǎn)出性能優(yōu)異的水性聚氨酯產(chǎn)品，并占據(jù)了一定的市場(chǎng)份額。隨著環(huán)境保護(hù)、人體健康和對(duì)水基材料質(zhì)量要求的不斷提高，綜合運(yùn)用多種改性方式和開(kāi)發(fā)新的改性方法，制備出高檔多功能水性聚氨酯的發(fā)展勢(shì)在必行，隨著研究人員的努力，水性聚氨酯產(chǎn)品的技術(shù)和性能等已趨向成熟。與國(guó)外水性聚氨酯系列化、大工業(yè)化的水平相比，國(guó)內(nèi)對(duì)于水性聚氨酯的研究和開(kāi)發(fā)仍處于成長(zhǎng)階段，仍存在著原料品種少、制備方法單一、理論研究不足、應(yīng)用研究不夠深入等諸多問(wèn)題，需要進(jìn)一步探索，同時(shí)，水性聚氨酯也存在一定的不足，如耐水性差、干燥速率慢、體系表面張力大、成本高、價(jià)格高等，也限制了水性聚氨酯的進(jìn)一步應(yīng)用與發(fā)展。

目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的水性聚氨酯還具有以下共同特點(diǎn)。

①大多數(shù)單組分水性聚氨酯主要是依靠分子內(nèi)極性基團(tuán)產(chǎn)生內(nèi)聚力和黏附力進(jìn)行固化。水性聚氨酯中含有羧基、羥基等基團(tuán)，適宜條件下可參與反應(yīng)，使其產(chǎn)生交聯(lián)，進(jìn)一步增加其成膜強(qiáng)度。

②水性聚氨酯氣味小，操作方便，殘膠易于清理。

③水性聚氨酯可與多種水性樹(shù)脂混合（如水性丙烯酸樹(shù)脂、水性環(huán)氧樹(shù)脂等），以改進(jìn)性能或降低成本。因受到聚合物間的相容性或在某些溶劑中的溶解性的影響而受到一些限制。

④由于水的揮發(fā)性比有機(jī)溶劑差，故水性聚氨酯干燥緩慢，膠膜干燥后若不形成一定程度的交聯(lián)，則耐水性不佳。

高性能低VOC含量的水性聚氨酯有廣闊的應(yīng)用前景。水性聚氨酯具有干燥時(shí)間短、外觀好、耐溶劑性好等特點(diǎn)，使其在木器涂料中占有很大份額；具有良好的耐低溫性和耐化學(xué)品性的水性聚氨酯皮革涂料，已取代傳統(tǒng)溶劑型丙烯酸皮革涂飾劑、硝基纖維素涂飾劑，成為皮革涂料的主要品種；此外，水性聚氨酯可用于工業(yè)涂料和防腐涂料。

聚氨酯未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)為開(kāi)發(fā)高性能、低能耗和無(wú)污染的水性聚氨酯。今后若干年水性聚氨酯的發(fā)展方向主要將集中在以下方面。

①提高水性聚氨酯的耐水性。

②提高水性聚氨酯的穩(wěn)定性，在保持水性聚氨酯耐水性的同時(shí)，提高水性聚氨酯的儲(chǔ)存穩(wěn)定性是目前國(guó)外水性聚氨酯研究的重要方向。

③提高水性聚氨酯的固含量，目前所生產(chǎn)的水性聚氨酯的固含量多為20%～40%，干燥和運(yùn)輸費(fèi)用較高，應(yīng)努力設(shè)法將其提高；如果將固含量提高到45%以上，在40～60℃的干燥溫度下其干燥速率可與普通溶劑型聚氨酯樹(shù)脂在室溫下的干燥速率相近。

④加強(qiáng)復(fù)合型改性水分散型聚氨酯的研究，利用聚氨酯分子的可設(shè)計(jì)性，在聚氨酯鏈上引入特殊功能的分子結(jié)構(gòu)，如含氟、含硅聚合物鏈，使涂膜具有更多的功能性。

⑤發(fā)展抗靜電和抗菌型水性聚氨酯。

⑥加強(qiáng)對(duì)高固含量和粉末狀水分散型聚氨酯的研究。

⑦利用可再生資源如植物油、松香及廢棄塑料制備多元醇，再用該多元醇合成水性聚氨酯，制備改性水性聚氨酯。

⑧積極進(jìn)行雙組分水性聚氨酯的研究，發(fā)展高性能、低VOC雙組分水性聚氨酯。

⑨進(jìn)一步開(kāi)拓水性聚氨酯的應(yīng)用領(lǐng)域。