聚氨酯基础知识

聚氨酯树脂第⼀节 概 述

1937年，德国化学家Otto Bayer 及其同事⽤⼆或多异氰酸酯和多羟基化合物通过聚加成反应合成了线形、⽀化或交联型-聚合物，即聚氨酯，标志着聚氨酯的开发成功。其后的技术进步和产业化促进了聚氨酯科学和技术的快速发展。最初使⽤的是芳⾹族多异氰酸酯(甲苯⼆异氰酸酯),60年代以来，⼜陆续开发出了脂肪族多异氰酸酯。聚氨酯树脂在涂料、黏合剂及弹性体⾏业取得了⼴泛、重要的应⽤。据有关⽂献报道，在全球聚氨酯产品的消耗总量中，北美洲和欧洲占到70％左右，美国⼈均年消耗聚氨酯材料约5.5kg ，西欧约4.5kg 。⽽我国的消费⽔平还很低，年⼈均不⾜0.5kg ，具有极⼤发展空间。聚氨酯(polyurethane)⼤分⼦主链上含有许多氨基甲酸酯基(NH C O

O )。它由⼆（或多）异氰酸酯、⼆（或多）元醇与⼆（或多）元胺通过逐步聚合反应⽣成，除了氨基甲酸酯基(简称为氨酯基，

NH C O O )外，⼤分⼦链上还往往含有醚基（O ）、酯基（O O ）、脲基（NH C O NH －）、酰胺基（NH C O）等基团，因此⼤分⼦间很容易⽣成氢键。

聚氨酯是综合性能优秀的合成树脂之⼀。由于其合成单体品种多、反应条件温和、专⼀、可控、配⽅调整余地⼤及其⾼分⼦材料的微观结构特点，可⼴泛⽤于涂料、黏合剂、泡沫塑料、合成纤维以及弹性体,已成为⼈们⾐、⾷、住、⾏以及⾼新技术领域必不可少的材料之⼀，其本⾝已经构成了⼀个多品种、多系列的材料家族，形成了完整的聚氨酯⼯业体系，这是其它树脂所不具备的。

第⼆节 聚氨酯的合成单体⼀、多异氰酸酯

多异氰酸酯可以根据异氰酸酯基与碳原⼦连接的结构特点，分为四⼤类：芳⾹族多异氰酸酯（如甲苯⼆异氰酸酯，即TDI ）、脂肪族多异氰酸酯（六亚甲基⼆异氰酸酯,即HDI ）、芳脂族多异氰酸酯(即在芳基和多个异氰酸酯基之间嵌有脂肪烃基－常为多亚甲基，如苯⼆亚甲基⼆异氰酸酯，即XDI)和脂环族多异氰酸酯（即在环烷烃上带有多个异氰酸酯基，如异佛尔酮⼆异氰酸酯，即IPDI ）四⼤类。芳⾹族多异氰酸酯合成的聚氨酯树脂户外耐候性差，易黄变和粉化，属于“黄变性多异氰酸酯”，但价格低，来源⽅便，在我国应⽤⼴泛，如TDI 常⽤于室内涂层⽤树脂；脂肪族多异氰酸酯耐候性好，不黄变，其应⽤不断扩⼤，欧、美等发达国家已经成为主流的多异氰酸酯单体；芳脂族和脂环族多异氰酸酯接近脂肪族多异氰酸酯，也属于“不黄变性多异氰酸酯”。

1．芳⾹族多异氰酸酯

聚氨酯树脂中90%以上属于芳⾹族多异氰酸酯。同芳基相连的异氰酸酯基团对⽔和羟基的活性⽐脂肪基异氰酸酯基团更活泼。基于TDI 的聚氨酯由于⾼的苯环密度，其⼒学性能也较脂肪族多异氰酸酯的聚氨酯更为优异。以下是⼀些常⽤的产品。（1）甲苯⼆异氰酸酯（tolulene diisocyanate ，TDI ）

甲苯⼆异氰酸酯是最早开发、应⽤最⼴、产量最⼤的⼆异氰酸酯单体；根据其两个异氰酸酯（—NCO ）基团在苯环上的位置不同，可分为2，4-甲苯⼆异氰酸酯（2,4-TDI,简称2,4－体）和2,6-甲苯⼆异氰酸酯（2,6-TDI ，2,6－体）。NCO

CH 3NCO NCOCH 3

OCN 2,6-TDI 2,4-TDI

室温下，甲苯⼆异氰酸酯为⽆⾊或微黄⾊透明液体，具有强烈的刺激性⽓味。市场上有3种规格的甲苯⼆异氰酸酯出售，T －65为2,4-TDI 、2,6-TDI 两种异构体质量⽐为65%/35%的混合体；T －80为2,4-TDI 、2,6-TDI 两种异构体质量⽐为80%/20%的混合体，其产量最⾼、⽤量最⼤，性价⽐⾼，涂料⼯业常⽤该牌号产品；T －100为2,4-TDI 含量⼤于95%的产品，2,6-TDI 含量甚微，其价格较贵。2，4-TDI 其结构存在不对称性，由于－CH 3的空间位阻效应，4位上的－NCO 的活性⽐2位上的－NCO 的活性⼤，500C 反应时相差约8倍，随着温度的提⾼，活性越来越靠近，到1000C 时，⼆者即具有相同的活性。因此，设计聚合反应时，可以利⽤这⼀特点合成出结构规整的聚合物。TDI 的弱点是蒸汽压⼤，易挥发，毒性⼤，通常将其转变成齐聚物（oligomer ）后使⽤；⽽且由其合成的聚氨酯制品存在⽐较严重的黄变性。黄变性的原因在于芳⾹族聚氨酯的光化学反

应，⽣成芳胺，进⽽转化成了醌式或偶氮结构的⽣⾊团。

O C O NH O CH 3NH O H 2NCH 3NH C O O

HN CH 2NH C OO CH 3NH CH 3C O HN O N N O

O （2）⼆苯基甲烷⼆异氰酸酯（diphenylmethane-4，4，-diisocynate,MDI ）及聚合⼆苯基甲烷⼆异氰酸酯（polyphenylmethane polyisocynate ，聚合MDI 或PAPI ）

⼆苯基甲烷⼆异氰酸酯（MDI ）是继TDI 以后开发出来的重要的⼆异氰酸酯；MDI 分⼦量⼤，蒸⽓压远远低于TDI ，对⼯作环境污染⼩，单体可以直接使⽤，因此其产量不断提

⾼，在聚氨酯泡沫塑料、弹性体⽅⾯的应⽤越来越⼴。MDI 的化学结构主要为4，4，-MDI ，此外还包括2，4，-MDI 和2，2，-MDI 。其沸点、凝固点见表6-3CH 2

NCO NCO NCO

CH 2NCO NCO CH 2NCO 4,4，-MDI 2,4，-MDI 2,2，-MDI表6-2 MDI 异构体的的沸点和凝固点异构体

沸点/C 凝固点/C 4，4，MDI2，4，MDI

2，2，MDI 183（400Pa ） 154（173Pa ） 145（173Pa ） 39.5 34.5 46.5聚合⼆苯基甲烷⼆异氰酸酯（PAPI ）是MDI 的低聚物，其结构式如下： NCOCH 2CH 2[NCO ]nNCO n =0,1,2,3PAPI

PAPI 是⼀种不同官能度的多异氰酸酯的混合物，其中n=0的⼆异氰酸酯（即MDI ）占混合物的50%左右，其余是3～5官能度、平均分⼦量为320-420的低聚合度多异氰酸酯。

纯MDI 室温下为⽩⾊结晶，但易⾃聚，⽣成⼆聚体和脲类等不溶物，使液体浑浊，产品颜⾊加深，影响使⽤和制品品质。加⼊稳定剂（如磷酸三苯酯、甲苯磺酰异氰酸酯及碳酰异氰酸酯等）可以提⾼其贮存稳定性，添加量为0.1%-5%。O O O O CH 3SO 2NCO CH 3 CH 2 OC NCO O 3 MDI

也属于“黄变性多异氰酸酯”，且⽐TDI 的黄变性更⼤，其黄变机理是氧化⽣成了醌亚胺结构： ON O H CH 2

N H O O O C N O H CH N C O O O C N O N C O O C ⼀醌亚胺⼆醌亚胺

另外，由于MDI 常温下为固体，桶装后形成整块固体，只有熔融后才能计量使⽤，能耗⼤，使⽤不便，存在安全隐患；⽽

且，MDI 活性⼤，稳定性差，其改性产品－液化（或改性）MDI 应⽤更⼴。液化MDI 主要包括三种类型：

a. 氨基甲酸酯化MDI 该法⽤⼤分⼦多元醇或⼩分⼦多元醇与⼤⼤过量的MDI 反应⽣成改性的MDI ，常温下该产物为液体，NCO 含量约20%，贮存稳定性也⼤⼤提⾼。2OCN R NCO HO OH OCN R NHCO OCHN R NCO O Ob. 混合型MDI 该法系将4，4，

-MDI 与其他多异氰酸酯拼合⽽成。常⽤的拼合多异氰

酸酯包括2，4，-MDI 、TDI 、聚合MDI 及氨基甲酸酯化MDI 等。此法操作简单，但拼混原料规格、配⽐要求⾼。该产品NCO 含量25%～45%。

c. 碳化⼆亚胺改性MDI MDI 在磷化物等催化剂存在下加热，发⽣缩合，脱除CO 2，⽣成含有碳化⼆亚胺结构的改性MDI 。该产品NCO 含量约30%. CH 2N C N2OCNCH

2NCO CH 2CO 2

我国烟台万华聚氨酯股份有限公司从⽇本聚氨酯公司引进了⼀万t/年MDI 、PAPI 联产装置，运⾏稳定，基本满⾜国内市场需求。

2．脂肪族多异氰酸酯（1

）六亚甲基⼆异氰酸酯（hexamethylene-1,6-diisocynate,HDI ）

此产品为⽆⾊或淡黄⾊透明液体，蒸⽓压⾼，毒性⼤，有强烈的催泪作⽤，使⽤时应作好安全保护；另外，HDI 贮存时易⾃聚⽽变质。

HDI 的主要⽣产⼚家为德国Bayer 公司、法国Rhodia 公司及⽇本聚氨酯公司等。

由于HDI 分⼦量⼩，蒸⽓压⾼，有毒，⼀般经过改性后使⽤，其改性产品主要有HDI 缩⼆脲和HDI 三聚体。 3OCN CH 2NCO H 2O OCN CH 2 N 66CNH CH 2 NCO CNH CH 2 NCO O

O66

HDI 缩⼆脲 OCN CH 2 3OCN CH 2 NCO 6N NN C CH 2 NCO 6NCO6)

(CH 2O

HDI 三聚体

从性能上讲，HDT ⽐HDB ⾊浅、游离单体含量低、黏度低、稳定性好，⽽且其成膜硬度⾼，耐侯性也好，因此具有更⼤的竞争性。使⽤时，HDB 、HDT 可以⽤甲苯、⼆甲苯、重芳烃及酯类溶剂稀释调粘,⽤做熔剂型双组分聚氨酯漆的固化剂。（2）异佛尔酮⼆异氰酸酯（isophorone diisocynate ，IPDI ）

异佛尔酮⼆异氰酸酯是1960年由赫斯（hu ..ls ）公司⾸先开发成功，其学名为：3-异氰酸甲基-3，5，5-三甲基环⼰基异氰酸酯，结构式如下：NCO CH 2H 3CH 3CH 3C NCO

IPDI 是⼀种性能优秀的⾮黄变⼆异氰酸酯。其结构上含有环⼰烷结构，⽽且携带三个甲基，在逐步聚合（聚加成）过程中同体系的相溶性好。

IPDI 有两个异氰酸酯基团，其中⼀个是脂环型，⼀个是脂肪型。由于临位甲基及环⼰基的空间位阻作⽤，造成脂环型异氰酸酯基的活性是脂肪族异氰酸酯基的10倍。这⼀活性差别可以很好的⽤于聚氨酯预聚体的合成，合成出⾊浅、游离单体含量低、黏度低、稳定性⾮常好的产品。

IPDI 合成⼯艺复杂、路线较长，所以该产品价格较贵。但是，由于其不黄变、耐⽼化、耐热，以及良好的弹性、⼒学性能，近年来其市场份额不断上升。⽬前，IPDI 主要⽤于⾼档涂料，耐候、耐低温、⾼弹性聚氨酯弹性体以及⾼档的⽪⾰涂饰剂。IPDI 也可以制成三聚体使⽤，其三聚体具有优秀的耐候保光性，不泛黄，⽽且溶解性好，在烃类、酯类、酮类等溶剂中都可以很好溶解，同时，在配漆时同醇酸、聚酯、丙烯酸树脂等羟基组分混溶性好。IPDI 三聚体为固体，软化点为100～1150C，-NCO 含量17%（W/W ），使⽤不便，因此⼀般配成70%不同的溶液体系使⽤。以下是德固萨（degussa ）公司产品的质量指标。 N N O OO CH 2CH 2CH 2

CH 3NC O CH 3CH 3CH 3CH 3CH 3OCN 3

CH 3OCN H 3C

(3) 苯⼆亚甲基⼆异氰酸酯（xylylene diisocynate ，XDI ）

苯⼆亚甲基⼆异氰酸酯是由混合⼆甲苯（71%间⼆甲苯、29%对⼆甲苯）⽤氨氧化成苯⼆甲腈，加氢还原成苯⼆甲氨，再经光⽓化⽽制成。XDI 属芳脂族多异氰酸酯，其结构式如下：CH 2CH 2NCONCO

由其结构可知苯环和NCO 基之间存在亚甲基，破坏了其间的共振现象，其聚氨酯制品具有稳定、不黄变的特点。

（4）4，4’-⼆环⼰基甲烷⼆异氰酸酯（4,4'-diisocyanatodicyclohexylmethane ，H 12MDI ） 4，4’-⼆环⼰基甲烷⼆异氰酸酯（H 12MDI ）亦称为氢化MDI ，由于MDI 的苯环被氢化，属

脂环族多异氰酸酯，它也不黄变，其活性⽐MDI明显降低，另外，H12MDI蒸⽓压较⾼，毒性也较⼤。（5）环⼰烷⼆亚甲基⼆异氰酸酯（H6XDI）

环⼰烷⼆亚甲基⼆异氰酸酯（H6XDI）即氢化苯⼆亚甲基⼆异氰酸酯。同XDI类似，由70%的间位和30%的对位异构体组成。⽇本武⽥药品公司⽣产XDI和H6XDI。

（6）四甲基苯⼆亚甲基⼆异氰酸酯（tetramethylxylylene diisocynate，TMXDI）

TMXDI是XDI的变体，XDI的亚甲基上的两个氢原⼦被甲基取代⽽成TMXDI，由于甲基的引⼊，强化了空间位阻效应，使其聚氨酯制品的耐候性和耐⽔解性⼤⼤提⾼，同时－NCO的活性也⼤⼤降低，由其合成的预聚体粘度低，TMXDI可直接⽤于⽔性体系，或⽤于零VOC⽔性聚氨酯的合成。

在上述⼆（多）异氰酸酯单体中，TDI、MDI芳⾹族⼆异氰酸酯单体国内已经⼯业化⽣产，HDI、IPDI等脂肪族⾼端⼆异氰酸酯单体产品只能依赖进⼝，通常价格昂贵，使其推⼴、应⽤受到了。由于芳⾹族⼆异氰酸酯户外易变黄，国外⾼档的聚氨酯产品主要使⽤HDI、IPDI、H12MDI。另外，⼆异氰酸酯单体蒸⽓压⾼、毒性⼤，常通过预逐步聚合提⾼其分⼦量，或者使之三聚化；其中，TDI、HDI、IPDI三聚体主要由国外知名化⼯企业（Bayer、BASF、Rhodia等）⽣产。HDI同⽔反应⽣成的缩⼆脲也有越来越重要的应⽤。⼆、低聚物多元醇（polyol）

聚氨酯合成⽤低聚物多元醇（polyol）主要包括聚醚型、聚酯型两⼤类，它构成聚氨酯的软段，分⼦量通常在500～3000之间。不同的聚⼆醇与⼆异氰酸酯制备的PU性能各不相同。⼀般说来，聚酯型PU⽐聚醚型PU具有较⾼的强度和硬度，这归因于酯基的极性⼤，内聚能(12.2 kJ／mo1)⽐醚基的内聚能(4.2kJ／mo1)⾼，软段分⼦间作⽤⼒⼤，内聚强度较⼤，机械强度就⾼,⽽且酯基和氨基甲酸酯键间形成的氢键促进了软、硬段间的相混。并且由于酯基的极性作⽤，与极性基材的粘附⼒⽐聚醚型优良，抗热氧化性也⽐聚醚型好。为了获得较好的机械性能，应该采⽤聚酯作为PU的软段。然⽽，由于聚醚型PU醚基较易旋转，具有较好的低温柔顺性，并且聚醚中不存在相对易⽔解的酯基，其PU⽐聚酯型耐⽔解性好，尤其是其价格具有⾮常竞争⼒。1．聚醚多元醇

国内聚醚多元醇主要由环氧⼄烷、环氧丙烷、四氢呋喃单体的开环聚合合成，聚合体系中除了上述单体外，还存在催化剂（KOH）和起始剂(多元醇或胺)以控制聚合速率、分⼦量及其官能度。聚合反应式可⽤通式表⽰为：YHn xCH2 CHO baseY CH2 CH O HnxRR

其中YH n为起始机剂，常⽤的有多元醇（或胺），n为官能度，x为聚合度，R为氢或烷基。由上式可知聚醚多元醇的官能度与起始剂的官能度相等；⽽且⼀个起始剂分⼦⽣成⼀个聚醚多元醇⼤分⼦；⼈们可以利⽤调节起始剂⽤量和官能度的⽅法以控制聚醚多元醇的分⼦量和官能度。三或四官能度以上的聚醚⽤于合成聚氨酯泡沫塑料。

聚环氧丙烷多元醇的聚合⼯艺为：将起始剂（如1,2-丙⼆醇）和强碱性催化剂（如KOH）加⼊不锈钢反应釜，升温⾄80～1000C，真空下脱除⽔得⾦属醇化物。将⾦属醇化物加⼊不锈钢聚合釜，升温⾄90～120℃，加⼊环氧丙烷，使釜压保持在0.07～0.35MPa聚合，分⼦量达标后回收环氧丙烷，经中和，过滤,精制得PPG。聚氨酯合成常⽤的聚醚型⼆醇主要产品有：聚环氧⼄烷（聚⼄⼆醇）⼆醇（polyethylene

glycol ，PEG）、聚环氧丙烷（聚丙⼆醇）⼆醇（polypropylene glycol ，PPG）、聚四氢呋喃⼆醇（polytetramethyleneglycol ，PTMEG）以及上述单体的均聚或共聚⼆醇或多元醇，其中PPG产量⼤、⽤途⼴，PTMEG综合性能优于PPG，PTMEG由阳离⼦引发剂引发四氢呋喃单体开环聚合⽣成，其产量近年来增长较快，国内也已有⼚家⽣产。

PPG的主要⽣产⼚家有：⾦陵⽯化⼆⼚、天津⽯化⼆⼚、上海⾼桥⽯化三⼚、锦西化⼯总⼚、东⼤化学⼯业集团公司，等。聚醚型⽔性聚氨酯低温柔顺性好、耐⽔解、价格低，但其耐氧化性和耐紫外光降解性差，强度、硬度也较低，属于低端的产品。

2．聚酯多元醇

采⽤聚酯多元醇制备的聚氨酯⽔分散体由于结晶性较⾼，有利于提⾼涂膜强度，但其耐⽔解性往往不如聚醚型产品，不同种类的聚酯多元醇耐⽔解稳定性相差很⼤。多元醇相对分⼦质量越⼤，⽤量越多，则表⾯硬度越低，伸长率越⼤，强度越低。改变合成单体的种类和⽐例可以制成软、硬度不同的系列聚氨酯产品，以适合不同的需求。

聚酯型多元醇从理论上讲品种是⽆限的。⽬前⽐较常⽤的有：聚⼰⼆酸⼄⼆醇酯⼆醇、聚⼰⼆酸-1，4-丁⼆醇酯⼆醇、聚⼰⼆酸⼰⼆醇酯⼆醇等；聚酯的国内⽣产⼚家很多，但年⽣产能⼒⼤都在1000t以下。⽣产规模⽐较⼤的⽣产⼚家主要有：烟台万

华合成⾰⼚、辽阳化纤⼚、东⼤化学⼯业集团公司等。由2-甲基-1，3-丙⼆醇（MPD）、新戊⼆醇（NPG）、2，2，4-三甲基-1，3-戊⼆醇（TMPD）、2-⼄基-2-丁基-1，3-丙⼆醇（BEPD）、1，4-环⼰烷⼆甲醇（1，4-CHDM）、⼰⼆酸（adipicacid）、六氢苯酐（HHPA）、1，4-环⼰烷⼆甲酸（1，4-CHDA）、壬⼆酸（AZA）、间苯⼆甲酸（IPA）衍⽣的聚酯⼆醇耐⽔解性⼤⼤提⾼，为提⾼聚酯型⽔性聚氨酯的贮存稳定性提供了原料⽀持，但其价格较贵，⽬前，⽔性聚氨酯⽤耐⽔解型聚酯⼆醇主要为进⼝产品，国内相关企业应加⼤该类产品的研发，以满⾜⽔性聚氨酯产业的发展。此外，均缩聚物聚⼰内酯⼆醇（PCL）、聚碳酸酯⼆醇可以⽤于聚氨酯的合成。第三节单组分聚氨酯树脂

单组分聚氨酯树脂主要包括线形热塑性聚氨酯、聚氨酯油、潮⽓固化聚氨酯和封闭型异氰酸酯。前三种树脂都可以单独成膜。热塑性聚氨酯具有热塑性，通过溶剂挥发成膜，涂膜柔韧性好，低温下柔韧性也能很好保持，主要⽤作⼿感涂料或⽪⾰、织物的涂层材料。聚氨酯油通过氧化交联、潮⽓固化聚氨酯通过⽔扩联交联成膜。封闭型异氰酸酯需要和体系中的羟基组分在加热条件下交联才能成膜，其交联膜的性能远远由于热塑性膜。⼀、线形热塑性聚氨酯

线形热塑性聚氨酯所配制的涂料仅靠溶剂挥发⼤分⼦聚集成膜，⽆交联固化，因此树脂本⾝应有⽐较⼤的分⼦量，⽽且⼤分⼦链上柔性的、长的嵌段和硬的、短的要仔细设计，只有这样涂膜才有良好的物理、机械性能。

热塑性聚氨酯配制的涂料主要⽤于⽪⾰和纺织品涂饰。其涂层耐磨、耐油、耐低温、⼿感好，在防⾬布、帐篷、箱包、座垫等产品上有⼀定应⽤。

热塑性聚氨酯配⽅简单，由聚合物⼆醇、⼩分⼦⼆元醇和具有对称结构的⼆异氰酸酯通过溶液聚合合成。为改善性能也可以加⼊少量的聚合物三醇（如蓖⿇油、聚⼰内酯三醇等）、⼩分⼦三元醇（如三羟甲基丙烷），即引⼊⼀些内交联单元使⼤分⼦带上少量分⽀。⼆、聚氨酯油

聚氨酯油也称为氨酯油，它⾸先由多元醇和⼲性或半⼲性油酯交换，然后将单脂肪酸多元醇酯同⼆异氰酸酯聚氨酯化反应合成。聚氨酯油⼤分⼦链上带有在钴、钙、锰等催⼲剂催化下可以氧化交联的⼲性或半⼲性油脂肪酸侧基，其⼲燥较醇酸树脂快，涂膜硬度⾼、耐磨，耐⽔、耐弱碱性好，可以视为醇酸树脂的升级产品，兼有醇酸树脂、聚氨酯树脂的⼀些优点。其合成原理如下：H2C O R1O

HC H2C OOR2OOR3

2CH3CH2CCH2OHCH2OHCH2OHH2C OHHC H2C OOR2

OHCH3CH2CCH2OCCH2OHCH2OHOR3CH3CH2CCH2OHCH2CH2

OHOR1

(n+1)HO R OH nOCN R'NCOHO R OHN R'OR'ORO

合成时，-NCO基团与－OH基团的摩尔⽐⼀般在0.90-0.95之间，使羟基稍微过量；树脂的油度可⾼可低，⼀般50%左右，可根据性能、成本要求加以选择。如果使⽤芳⾹族⼆异氰酸酯聚氨酯合成聚氨酯油，则其泛黄性⽐醇酸树脂更严重，使⽤⾖油或脱⽔蓖⿇油、较低的油度及脂肪族⼆异氰酸酯合成的聚氨酯油黄变性较⼩。第四节溶剂型双组分聚氨酯涂料树脂

溶剂型双组分聚氨酯涂料是最重要的涂料产品，该类涂料产量⼤、⽤途⼴、性能优，可以配制清漆、各⾊⾊漆、底漆，对⾦属、⽊材、塑料、⽔泥、玻璃等基材都可涂饰，可以刷涂、滚涂、喷涂，可以室温固化成膜，也可以烘烤成膜。溶剂型双组分聚氨酯涂料为双罐包装，⼀罐为羟基组分，由羟基树脂、颜料、填料、溶剂和各种助剂组成，常称为甲组分；另⼀罐为多异氰酸酯的溶液，也称为固化剂组分或⼄组份。使⽤时两个组分按⼀定⽐例混合，施⼯后由羟基组分⼤分⼦的－OH基团同多异氰酸酯的－NCO基团交联成膜。⼀、羟基树脂

双组分聚氨酯涂料⽤羟基树脂有短油度的醇酸型、聚酯型、聚醚型和丙烯酸树脂型三种类型。作为羟基树脂⾸先要求它们与多异氰酸酯具有良好的相容性。另外，其羟基的平均官能度应该⼤于2，以便引⼊⼀定的交联度，提⾼漆膜综合性能。树脂合成⼯程师⼀般⽐较关注羟基含量（即羟值），实际上在分⼦设计时，羟基分布及其官能度和数均分⼦量也是⾮常重要的指标。上述羟基树脂在前⾯各章节中已有介绍。其中醇酸型、聚醚型多元醇耐候性较差，可以⽤于室内物品的涂饰。⽽聚酯型、丙烯酸树脂型则室内、户外皆可以使⽤。⼆、多异氰酸酯的合成

在双组分聚氨酯涂料中，多异氰酸酯组分也称为固化剂或⼄组分。最初，⼈们直接使⽤甲苯⼆异氰酸酯作固化剂同羟基组分配

制聚氨酯漆，但甲苯⼆异氰酸酯等⼆异氰酸酯单体蒸汽压⾼、易挥发，危害⼈们健康，应⽤受到。现在，将⼆异氰酸酯单体同多羟基化合物反应制成端异氰酸酯基的加和（成）物或预聚物，另外，⼆异氰酸酯单体也可以合成出缩⼆脲或通过三聚化⽣成三聚体，使分⼦量提⾼，降低挥发性，⽅便应⽤。1．多异氰酸酯加和物的合成

多异氰酸酯加和物是国内产量较⼤的固化剂品种，主要有TDI-TMP 加和物和HDI-TMP 加和物。TDI-TMP 加和物的合成原理如下：CH 3CH 2C CH 2OHCH 2OH

CH 2OH CH 3NCO H 3C H 2C C 2O CO H N CH 3NCO CH 2O CO

H N CH 3NCO CH 2O CO

H N CH 3NCO第五节 ⽔性聚氨酯

早期的聚氨酯都是油性的，溶剂型的聚氨酯涂料品种众多、⽤途⼴泛，在涂料产品中占有⾮常重要的地位。⽔性聚氨酯的研究始⾃50年代，60、70年代，对⽔性聚氨酯的研究、开发迅速发展，70年代开始⼯业化⽣产⽤作⽪⾰涂饰剂的⽔性聚氨酯。进⼊90年代，随着⼈们环保意识以及环保法规的加强，环境友好的⽔性聚氨酯的研究、开发⽇益受到重视，其应⽤已由⽪⾰涂饰剂不断扩展到涂料、黏合剂等领域，正在逐步占领溶剂型聚氨酯的市场，代表着涂料、黏合剂的发展⽅向。令⼈奇怪的是,在⽔性树脂中, ⽔性聚氨酯仍然也是优秀树脂的代表,是现代⽔性树脂研究的热点之⼀.⼀、⽔性聚氨酯的合成单体

⽔性聚氨酯合成⽤聚合物多元醇及⼩分⼦多元醇同油性聚氨酯，多异氰酸酯主要选择IPDI 、TDI 和HDI 。此外，要引⼊亲⽔单体，其携带的亲⽔基团。1．亲⽔单体（亲⽔性扩链剂）

亲⽔性扩链剂是⽔性聚氨酯制备中使⽤的⽔性化功能单体，它能在⽔性聚氨酯⼤分⼦主链上引⼊亲⽔基团。阴离⼦型扩链剂中带有羧基、磺酸基等亲⽔基团，结合有此类基团的聚氨酯预聚体经碱中和离⼦化，即呈现⽔溶性。常⽤的产品有：⼆羟甲基丙酸（dimethylol propionic acid ，DMPA ）、⼆羟甲基丁酸（dimethylol butanoic acid ，DMBA ）、1，4-丁⼆醇-2-磺酸钠。⽬前阴离⼦型⽔性聚氨酯合成的⽔性单体主要选⽤DMPA ， DMBA 活性⽐DMPA ⼤，熔点低，可⽤于⽆助溶剂⽔性聚氨酯的合成，使VOC 降⾄接近0。DMPA 、DMBA 为⽩⾊结晶（或粉末），使⽤⽅便。合成叔胺型阳离⼦⽔性聚氨酯时，应在聚氨酯链上引⼈叔胺基团，再进⾏季叔胺盐化(中和)。⽽季胺化⼯序较为复杂，这是阳离⼦⽔性聚氨酯发展落后阴离⼦⽔性聚氨酯的原因之⼀。阳离⼦型扩链剂有⼆⼄醇胺、三⼄醇胺、N-甲基⼆⼄醇胺(MDEA)、N-⼄基⼆⼄醇胺(EDEA)、N-丙基⼆⼄醇胺(PDEA)、N-丁基⼆⼄醇胺(BDEA)、⼆甲基⼄醇胺、双(2-羟⼄基)苯胺(BHBA)、双(2-羟丙基)苯胺(BHPA)等，国内⼤多数采⽤N-甲基⼆⼄醇胺(MDEA)。⾮离⼦型⽔性聚氨酯的⽔性单体主要选⽤聚⼄⼆醇⼆醇，数均相对分⼦质量通常⼤于1000。⽔性单体品种、⽤量对⽔性聚氨酯的性能具有⾮常重要的影响。其⽤量越⼤，⽔分散体粒径愈细，外观愈透明，稳定性愈好，但对耐⽔性不利，因此在设计合成配⽅时，应该在满⾜稳定性的前提下，尽可能降低⽔性单体的⽤量。HOCH2CCH3COOHCH2OHDMPA HOCH2CC2H5

COOHCH2OHDMBAHOCH2CH CH2CH2OHSO3N a

HOH5C2N(CH3)C2H5OH2．中和剂（成盐剂）

中和剂是⼀种能和羧基、磺酸基或叔胺基成盐的试剂，⼆者作⽤所形成的盐基才使⽔性聚氨酯具有⽔中的可分散性。阴离⼦型⽔性聚氨酯使⽤的中和剂是三⼄胺（TEA）、⼆甲基⼄醇胺(DMEA)、氨⽔，⼀般室温⼲燥树脂使⽤三⼄胺，烘⼲树脂使⽤⼆甲基⼄醇胺,中和度⼀般在80％－95％之间，低于该区间时影响分散体的稳定性，⾼于此区间时外观变好，但耐⽔性变差；阳离⼦型⽔性聚氨酯使⽤的中和剂是盐酸，醋酸，硫酸⼆甲酯，氯代烃等。中和剂对体系稳定性、外观以及最终漆膜性能有重要的影响，使⽤时其品种、⽤量应作好优选。⼆、⽔性聚氨酯的分类

⽔性聚氨酯原料繁多，配⽅多变，制备⼯艺也各不相同，为⽅便研究、应⽤，常对其进⾏适当分类。1．以外观分-⽔性聚氨酯可分为聚氨酯⽔溶液、聚氨酯⽔分散体和聚氨酯乳液。

2．以亲⽔性基团的电荷性质（或⽔性单体）分-⽔性聚氨酯可分为阴离⼦型⽔性聚氨酯、阳离⼦型⽔性聚氨酯和⾮离⼦型⽔性聚氨酯。其中阴离⼦型产量最⼤、应⽤最⼴。阴离⼦型⽔性聚氨酯⼜可分为羧酸型和磺酸型两⼤类。近年来，⾮离⼦型⽔性聚氨酯在⼤分⼦表⾯活性剂、缔合型增稠剂⽅⾯的研究越来越多。阳离⼦型⽔性聚氨酯渗透性好，具有抗菌、防霉性能，主要⽤于⽪⾰涂饰剂。

3．以合成⽤单体分-⽔性聚氨酯可分为聚醚型、聚酯型、聚碳酸酯型和聚醚、聚酯混合型。依照选⽤的⼆异氰酸酯的不同，⽔性聚氨酯⼜可分为芳⾹族、脂肪族、芳脂族和脂环族，或具体分为TDI型、IPDI型，MDIX型，等等。芳⾹族⽔性聚氨酯同油性聚氨酯类似具有明显的黄变性，耐候性较差，属于低端普及型产品；脂肪族⽔性聚氨酯则具有很好的保⾊性,耐候性，但价格⾼，属于⾼端产品；芳脂族和脂环族的性能居于⼆者之间。

4．以产品包装形式分-⽔性聚氨酯可分为单组分⽔性聚氨酯和双组分⽔性聚氨酯。单组分⽔性聚氨酯包括单组分热塑性、单组分⾃交联型和单组分热固性三种类型。单组分热塑性⽔性聚氨酯为线型或简单的分⽀型，属第⼀代产品，使⽤⽅便，价格较低，贮存稳定性好，但涂膜综合性能较差；单组分⾃交联型、热固型⽔性聚氨酯是新⼀代产品，通过引⼊硅交联单元或者⼲性油脂肪酸结构形成⾃交联体系，通过⽔性聚氨酯的羟基和氨基树脂（HMMM）可以组成单组分热固型⽔性聚氨酯。⾃交联基团或加热（或室温）条件下可反应的基团，使涂膜综合性能得到了极⼤提⾼，其耐⽔、耐溶剂、耐磨性能完全可以满⾜应⽤，该类产品是⽬前⽔性聚氨酯的研究主流。双组分⽔性聚氨酯包括两种类型，⼀种由⽔性聚氨酯主剂和交联剂组成，如⽔性聚氨酯上的羧基可⽤多氮丙啶化合物进⾏外交联；另⼀种由⽔性羟基组分（可以是⽔性丙烯酸树脂、⽔性聚酯或⽔性聚氨酯）和⽔性多异氰酸酯固化剂组成；使⽤时将两组分混合，⽔挥发后，通过室温（或中温）可反应基团的反应，形成⾼度交联的涂膜，提⾼综合性能。其中后者是主导产品。三、⽔性聚氨酯的合成原理

⽬前，阴离⼦型⽔性聚氨酯最为重要，芳⾹族⽔性聚氨酯合成的化学原理可⽤下列反应式表⽰：HO OH HO —R 1—OH HOCH 2—C CH 3COOH

—CH 2OH 4OCN —R 2—NCO

OCN —R 2—NHCO O OCNH —R 2—NHCOCH 2—C —CH 2OC O O CH 3COOH

O NH —R 2—NHCO —R

1—OCNH —R 2—NCO O O NEt 3

OCN —R 2—NH C O O OCNH —R 2—NH C OCH 2—C —CH 2OC O O CH 3COO NHEt 3O NH

—R 2—NH CO —R 1—OCN H—R 2—N CO O O H 2O

H 2N NH 2COO NHEt 3

在中和之后加⽔乳化的同时，⽔也起到扩链剂的作⽤，扩链后⼤分⼦的端-NCO 基团转变为-NH 2，进⼀步同-NCO 反应，通过脲基（-NH-CO-NH-）使⽔性聚氨酯的分⼦量进⼀步提⾼。

脂肪族⽔性聚氨酯使⽤脂肪族⼆异氰酸酯（如IPDI 、TMXDI ）为单体，其活性较低，因此，其在⽔中的扩链是通过加⼊⽔中加⼊⼄⼆胺、肼或⼆⼄烯三胺（多⼄烯多胺）进⾏；此法溶剂⽤量低，⽆须脱除溶剂，⼯艺更可靠，可以实现真正意义上的绿⾊⼯艺⽣产。

四、⽔性聚氨酯的合成⼯艺

⽔性聚氨酯的合成可分为两个阶段。第⼀阶段为预逐步聚合，即由低聚物⼆醇、扩链剂、⽔性单体、⼆异氰酸酯通过溶液（或本体）逐步聚合⽣成分⼦量为103量级的⽔性聚氨酯预聚体；第⼆阶段为中和后预聚体在⽔中的分散和扩链。

早期⽔性聚氨酯的合成采⽤强制乳化法。即先制备⼀定分⼦量的聚氨酯聚合物，然后在强⼒搅拌下将其分散于加有⼀定乳化剂的⽔中。该法需要外加乳化剂，乳化剂⽤量⼤，⽽且乳液粒径⼤、分布宽、稳定性差，⽬前已经很少使⽤。

现在,⽔性聚氨酯的乳化主要采⽤内乳化法。该法利于⽔性单体在聚氨酯⼤分⼦链上引⼊亲⽔的离⼦化基团或亲⽔嵌段：-COO- +NHEt 3、SO 3- +Na 、-N + -Ac ，-OCH 2CH 2-等，在搅拌下⾃乳化⽽成乳液（或分散体）。这种乳液稳定性好，质量稳定。根据扩链反应的不同，

⾃乳化法主要有丙酮法和预聚体分散法。1．丙酮法

该法在预聚中期、后期⽤丙酮或丁酮降低黏度，经过中和，⾼速搅拌下加⽔分散，减压脱除溶剂，得到⽔性聚氨酯分散体。该法⼯艺简单，产品质量较好，缺点是溶剂需要回收，回收率低，且难以重复利⽤。⽬前，我国主要使⽤该法合成普通型芳⾹族⽔性聚氨酯。2．预聚体分散法

即先合成带有-NCO端基的预聚体，通常加⼊少量的N-甲基吡咯烷酮调整黏度，⾼速搅拌下将其分散于溶有⼆（或多）元胺的⽔中，同时扩链得⾼分⼦量得⽔性聚氨酯。美国等发达国家主要利⽤该法合成⾼档脂肪族⽔性聚氨酯。五、⽔性聚氨酯的合成实例1．⾮离⼦型⽔性聚氨酯的合成

⽬前，对于阴离⼦型聚氨酯乳液研究得较多，⽽对⾮离⼦型聚氨酯乳液的研究相对较少。蔬⽔改性多嵌段⾮离⼦聚氨酯分散体是最新⼀代⽔性涂料⽤缔合型增稠剂。与阴离⼦聚氨酯乳液和阳离⼦聚氨酯乳液相⽐，⾮离⼦型聚氨酯乳液具有较好的耐酸、耐碱、耐盐稳定性。⾮离⼦型⽔性聚氨酯的制备⽅法有：(1)普通聚氨酯预聚体或聚氨酯有机溶液在乳化剂存在下进⾏⾼剪切⼒强制乳化。(2)制成分⼦中含有⾮离⼦型⽔性链段或亲⽔性基团聚氨酯，亲⽔性链段⼀般是中低分⼦量聚氧化⼄烯。前者为外乳化法；后者为内乳化法。⽬前以内乳化法为主。

美国专利（US 6,399,735）介绍：将240 g 聚⼄⼆醇（PEG，数均分⼦量为6000）和20g 聚四氢呋喃⼆醇（PTMEG，数均分⼦量为2000）加⼊500ml反应瓶中真空脱⽔，然后加⼊

12.46 g四甲基苯⼆亚甲基⼆异氰酸酯（m-TMXDI）。搅拌反应5 h, NCO 含量降⾄0.06%，加⼊⽔（以20％固含量计），得⾮离⼦型聚氨酯分散体。粘度: 8,000 mPa.s 。可⽤作⽔性增稠剂。6. ⽔性聚氨酯的改性（1）内交联法

为提⾼涂膜的机械性能和耐⽔性，可直接合成具有适度交联度的⽔性聚氨酯，通常可采⽤以下⽅法加以实现：①在合成预聚物时，引⼊适量的多官能度(通常为三官能度)的多元醇和多异氰酸酯，常⽤的物质为TMP、HDI三聚体、IPDI三聚体等。②脂肪族⽔性聚氨酯可以采⽤适量多元胺进⾏扩链，使形成的⼤分⼦具有微交联结构，常⽤的多元胺为⼆⼄烯三胺、三⼄烯四胺等。③同时采⽤(1)和(2)两种⽅法。

对⽔性聚氨酯进⾏内交联改性，关键要掌握好内交联度，内交联度太低，改性效果不明显，若太⾼将影响其成膜性能。（2）⾃交联法

所谓⾃交联法是指在⽔性聚氨酯成膜后，能⾃动进⾏化学反应实现交联，提⾼涂膜的交联度，改善涂膜的性能。因此必须对⽔性聚氨酯的⼤分⼦结构进⾏改性。例如可以引⼊⼲性油脂肪酸(双键结构)以及多烷氧基硅单元等⽅法加以实现，使得其在成膜后能发⽣⾃动氧化交联反应和⽔解缩合反应，提⾼综合性能。该法应⽤较⼴，市场上已有相关产品应市。（3）外加交联剂法

采⽤⾃乳化法制备的阴离⼦型⽔性聚氨酯成膜后仍含有⼤量的羧基，使涂膜的耐⽔性变差。同溶剂型双组分PU⼀样，⽔性聚氨酯在施⼯前可添加外交联剂，成膜后与涂膜中的羧基和外交联剂的可反应基团反应，消除涂膜的亲⽔基团，可⼤幅度提⾼涂膜的耐⽔性，同时也对涂膜的⼒学性能有⼀定改善。常⽤的交联剂有多氮丙啶、碳化⼆亚胺，以及⽔可分散多异氰酸酯、环氧树脂、氨基树脂、环氧硅氧烷等。a. 硅偶联剂的交联

⼀些硅偶联剂可以作为⽔性聚氨酯的交联剂。国外有机硅的⽣产⼚家主要为：Crompton 公司和⽇本信越公司，国内也有⼀些⼩规模⼚家。有机硅型⽔性聚氨酯的交联剂主要带有环氧基和硅氧烷基。环氧基可以同羧基反应，将硅氧烷基引⼊⼤分⼦链，再通过硅氧烷基的⽔解、硅羟基的缩合实现其交联。添加该类交联剂的体系具有以下特点：改善耐溶剂性、耐冲击性和耐划伤性；优异的湿态和⼲态附着⼒；坚硬⽽仍具有弹性的涂层；对固化后涂膜的透明性和颜⾊没有副作⽤；⽼化后光泽保留率⾼。如下列产品： CH 2CHCH 2OCH 2CH 2CH 2S i (OC H 3)3O O CH 2CH 2Si(OCH 2CH 3)3

γ-缩⽔⽢油醚氧丙基三甲氧基硅烷 β-（3，4-环氧环⼰基）⼄基三⼄氧基硅烷 CH 2CHCH 2OCH 2CH 2CH 2S i (OC 2H 5)3OO CH 2CH 2Si(OCH 3)3

γ-缩⽔⽢油醚氧丙基三⼄氧基硅烷 β-（3，4-环氧环⼰基）⼄基三甲氧基硅烷 交联的化学机理涉及环氧硅烷的两个官能团；分⼦的环氧基同树脂羧基反应，⽽烷氧基部分在⽔解后通过缩聚⽽交联成硅氧硅键，烷氧基⽔解形成的羟基也可以同基材表⾯反应改善涂料的湿态附着⼒，或改善颜料同树脂的结合。该机理可表⽰如下：COOH O S i OR OR OR C O O CH 2CH

OH CH 2OR S i R C O O CH 2CH OH CH 2S i OH C O O CH 2CH OHCH 2S i OO

O S i c. ⽔性多异氰酸酯的交联

异氰酸酯单体的选择是决定涂膜性能的因素，脂肪族异氰酸酯单体，如1，6-⼰⼆异氰酸酪(HDl)和异佛尔酮⼆异氰酸酯(1PDl)合成的固化剂涂膜外观好，⼲燥速度和活化期具有良好的平衡性。HDI 具有长的亚甲基链，其固化剂粘度较低，容易被多元醇分散，涂膜易流平，外观好，具有较好的柔韧性和耐刮擦性。 IPDI 固化剂具有脂肪族环状结构，其涂膜⼲燥速度快，硬度⾼，具有较好的耐化学品性和耐磨性。但IPDI 固化剂粘度较⾼，不易被多元醇分散，其涂膜的流平性和光泽不及HDI 固化剂。⼆异氰酸酯的三聚体是聚氨酯涂料常⽤的固化剂，环状的三聚体具有稳定的六元环结构及较⾼的官能度，粘度较低，易于分散，因此

涂膜性能较好；⽽缩⼆脲由于粘度较⾼，不易直接⽤于⽔性双组分聚氨酯涂料。为了提⾼多异氰酸酯固化剂在⽔中的分散性，常采⽤亲⽔基团对其进⾏改性，适合的亲⽔组分有离⼦型或⾮离⼦型或⼆者拼⽤，这些亲⽔组分与多异氰酸酯具有良好的相容性，作为内乳化剂有助于固化剂分散在⽔相中，降低混合剪切能耗。其缺点在于亲⽔改性消耗了固化剂的部分NCO 基，降低了固化剂的官能度。新⼀代改性的亲⽔固化剂必须降低亲⽔改性剂的含量，提⾼固化剂的NCO基官能度，增强固化剂在⽔中的分散性。偏四甲基苯基⼆异氰酸酯与三经甲基丙烷的加成物，其NCO基为叔碳原⼦上的NCO基，反应活性较低，与⽔反应

的速度⾮常慢。因此⽤该固化剂配制的双组分涂料，NCO基与⽔发⽣副反应的程度⾮常⼩，可制备⽆⽓泡涂膜，但其玻璃化温度⾼，需玻璃化温度较低和乳化能⼒较强的多元醇与其配制双组分涂料。七、⽔性聚氨酯的应⽤1．⽪⾰涂饰剂

⽔性聚氨酯的基本⽤途是作⽪⾰涂饰剂。我国也有规模⽣产。

聚氨酯树脂柔韧、耐磨，可⽤作天然⽪⾰及⼈造⾰的涂层剂及补伤剂；⽔性聚氨酯涂饰剂克服了丙烯酸乳液涂饰剂“热粘冷脆”的弱点，其处理的⽪⾰⼿感柔软、滑爽、丰满、光亮，真⽪感极强，可极⼤提⾼⽪具档次，增强市场竞争⼒。

早期的⽔性聚氨酯是线形的，具热塑性；为了提⾼其强度、硬度、耐⽔性、耐溶剂性，可通过引⼊三官能度单体形成适当的分⽀或外加交联剂。2．⽔性聚氨酯涂料

溶剂型聚氨酯涂料是⼀种⾼档的涂料品种，九⼗年代产量提⾼很快；但常规的溶剂型聚氨酯涂料含有约40%的有机溶剂，因此涂料VOC（挥发性有机物）带给⼤⽓的污染⾮常巨⼤。21世纪涂料的发展⽅向之⼀是环保型涂料，即低污染或⽆污染涂料。主要包括⾼固体份涂料、⽔性涂料、粉末涂料和辐射固化涂料。其中，⽔性涂料是最重要的⼀类。

⽬前，以⽔性聚氨酯分散体为基料的涂料在发达国家发展很快，使⽤于⽊材、⾦属及塑料等底材的⽔性聚氨酯产品不断投放市场，其中有些产品已经打⼊我国市场。根据组分数⽔性聚氨酯可分为两⼤类：（1）单组分⽔性聚氨酯涂料

单组分⽔性聚氨酯涂料只有⼀个组分，其分⼦⾻架可以是线形的或分⽀的；也可以是热塑性的或⾃发、光致、热致交联型的。其特点是施⼯⽅便，不存在贮存胶化的危险，但漆膜性能（如硬度、耐磨性、耐化学品性）不及双组分⽔性聚氨酯。⽬前单组分⽔性聚氨酯涂料树脂是⼀种改性的⽔性聚氨酯。改性⽅法很多。如⽤丙烯酸接枝、环氧树脂及⼲性油改性等等。光固化⽔性聚氨酯指⽤紫外光作⽤实现交联的涂料体系。其固化速率快、⽣产效率⾼，特别适合流⽔线作业。

含有封闭异氰酸酯的⽔性聚氨酯涂料属热致交联型⽔性聚氨酯。这类涂料以含有封闭异氰酸酯基的⽔性聚氨酯及低聚物多元醇或多元胺交联剂。在热的作⽤下封端基解封，NCO 基团再⽣，进⽽实现交联。常⽤的封闭剂有：⼰内酰胺、苯酚、⼄酰⼄酸⼄酯、甲⼄酮肟以及亚硫酸氢钠。其中，亚硫酸氢钠的脱封温度约70O C，其余约150 O C。

此外，HMMM（六甲氧基甲基三聚氰胺）、⽔性环氧在加热条件下可以同⽔性聚氨酯分散体的羟基、氨基、氨基甲酸酯基或脲基上的活性氢发⽣化学反应。可配制烘烤型单组分⽔性聚氨酯涂料。（2）双组分⽔性聚氨酯涂料

热塑性⽔性⽔性聚氨酯耐⽔性、抗溶剂性及抗化学品性⽋佳；烘烤型单组分体系综合性能很好，但施⼯条件苛刻，不适合⼤型制件，⽽且有些材质（⽊材、塑料等）不耐⾼温。因此，室温固化型双组分⽔性聚氨酯涂料在⽔性聚氨酯涂料中占据越来越重要的地位。

该涂料体系组分之⼀是经亲⽔性处理的多异氰酸酯。通常选择脂肪族⼆异氰酸酯三聚体，⽤⾮离⼦型表⾯活性剂（如聚环氧⼄烷）进⾏接枝改性，官能度3～4之间，固含量可达100%，也可⽤酯、酮、芳烃及醚酯类溶剂适当稀释。施⼯时，该组分在⼿⼯搅拌下可以很容易分散到另⼀组分-即羟基组分中。

双组分⽔性聚氨酯涂料的羟基组分包括⽔性短油度醇酸树脂、⽔性聚酯、⽔性丙烯酸树脂及⽔性聚氨酯，它们常以⽔分散体的形式供应市场。数均分⼦量103量级，羟值约

100mgKOH/g（树脂）。两种可反应官能团的摩尔⽐为：-NCO/-OH=1.2～1.6：1，施⼯时限约4h。

⽬前，⼀些知名公司的双组分⽔性聚氨酯涂料的综合性能已接近溶剂型聚氨酯的⽔平，通过单体品种、配⽅的调整可⽤于⽊材、⾦属、塑料等所有材质的涂饰，前景⽆限。三、⽔性聚氨酯黏合剂

同溶剂型聚氨酯黏合剂相⽐，⽔性聚氨酯黏合剂是⼀种绿⾊、环保型产品，可⽤于许多领域、多种基材，具有很⼤的发展潜⼒。