聚氨酯(polyurethane)是一種新興的有機高分子材料,因其卓越的性能而被廣泛應用于國民經濟眾多領域。近幾年,隨著國家環(huán)保力度加強,限制有機溶劑的排放,水性聚氨酯已經從單純的概念產品,開始得到市場的認可和追捧。聚氨酯水性化已逐漸受到大家的青睞,也是今后替代溶劑型聚氨酯的必然趨勢。 聚氨酯是主鏈上含有重復氨基甲酸酯基團(-NHCOO-)的大分子化合物的統(tǒng)稱。它是由有機二異氰酸酯后多異氰酸酯與二羥基或多羥基化合物加聚而成的,主要分為聚酯型聚氨酯和聚醚型聚氨酯兩大類。聚氨酯大分子中除了氨基甲酸酯外,還含有醚、脂、脲、縮二脲,脲基甲酸酯等基團。 聚氨酯合成路線 水性聚氨酯是以水代替有機溶劑作為分散介質的新型聚氨酯體系,也稱水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。水性聚氨酯以水為溶劑,具有無污染、安全可靠、機械性能優(yōu)良、相容性好、易于改性等優(yōu)點。 聚氨酯樹脂的水性化已逐步取代溶劑型,成為聚氨酯工業(yè)發(fā)展的重要方向。水性聚氨酯可廣泛應用于涂料、膠粘劑、織物涂層與整理劑、皮革涂飾劑、紙張表面處理劑和纖維表面處理劑。 由于聚氨酯原料和配方的多樣性,在經歷過40年左右的水性聚氨酯開發(fā),人們已研究出許多種制備方法和配方。水性聚氨酯品種繁多,可以按多種方法分類。 按外觀分類 按固化方式分類 以親水性基團的性質分類 水性聚氨酯可根據分子側鏈或主鏈上是否含有離子基團,分為陰離子型、陽離子型、非離子型。含陰、陽離子的水性聚氨酯又稱為離聚物型水性聚氨酯。 聚氨酯原料分類 以聚氨酯的異氰酸酯原料分,可分為芳香族異氰酸酯型、脂肪族異氰酸酯型、脂環(huán)族異氰酸酯型。按具體原料還可細分,如TDI型、HDI型,等等。 按水性化方法分類 根據制備方法有多種分類 比較而言,外乳化法制備的乳液中,由于親水性小分子乳化劑的殘留,影響固化后聚氨酯膠膜的性能,而自乳化法消除了此弊病。水性聚氨酯的制備目前以離子型自乳化法為主。 自乳化法制水性聚氨酯最常用的方法有預聚體分散法和丙酮法。 酮法的優(yōu)點是丙酮、甲乙酮的沸點低,與水互容、易于回收處理,整個體系均勻,操作方便。由于降低粘度同時也降低了濃度,有利于在乳化之前制得高分子量的預聚體或聚氨酯樹脂,所得乳液的膜性能比單純預聚體法的好。 預聚體法由于粘度的限制,為了便于剪切分散,預聚體的分子量不能太高,可能會影響水性聚氨酯性能,例如粘度高則乳化困難,粒徑大,乳液穩(wěn)定性差;預聚體分子量小則NCO基團含量高,乳化后形成的脲鍵多,膠膜硬,缺乏柔軟性。 按水性聚氨酯性能改進分類 《“十三五”揮發(fā)性有機物污染防治工作方案》(以下簡稱方案)要求,應從源頭加強控制,使用低(無)VOCs含量的原輔材料,加強廢氣收集,安裝高效治理設施。這意味著,在很多行業(yè),原料端面臨著油改水的命題。既然水性聚氨酯可為下游行業(yè)提供低(無)VOCs含量的水性化產品,深刻理解水性聚氨酯的重要性就不言而喻啦! (消息來源:中國化工信息、環(huán)球聚氨酯網、高分子學習研究、深圳市涂料技術學會等,化工新材料獨家整理,轉載請可聯系開白)
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