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摘 要：该文综述了水性聚氨酯漆的发展历史和特性，阐明了发展水性聚氨酯漆的价值和意义。对水性聚氨酯漆所存在的问题进行了总结。
关键词：水性聚氨酯 合成 改性 应用
一、引言
随着涂料工业的发展，涂料的花色、品种、功能越来越多，分工也越來越细，但在涂料的制造和施工过程中因有机溶剂的大量排放而对环境造成巨大的污染。其中，涂料的水性化是近年来发展十分迅速的一个领域，已有不少成熟的产品和技术在广泛使用。
二、环保与水性涂料
水性涂料是以水作溶剂或分散介质的涂料。最早的商品化水性涂料是在20世纪30年代出现的。基于其对环境的相容性和保护性。并具有节省资源、节约能源的优点，水性涂料产品很快就被市场接受，并逐渐发展扩大。日本、美国1986年水性涂料分别占涂料总销售量的18%和22%，英国1995年水性涂料产量占全国涂料总产量的64.5%。我国从60年代开始研究水性涂料，进入90年代后，国家大力扶持水性涂料的发展。目前的市场占有率虽不是很高，但却具有广阔的发展前景。
三、水性涂料存在的问题
水性涂料的优点是显而易见的，但也存在着一些问题。与有机溶剂相比，水的蒸发热较高，这就要求用其他手段来帮助水的蒸发。对于低温和高湿这两种特殊情况，水的蒸发就更慢了，因此干燥时间长，而助溶剂的加入则更使其雪上加霜。由于助溶剂在帮助成膜和提高涂膜性能方面是相当多的水性涂料不可缺少的组分，故除去助溶剂并不是一件容易的事情。
四、水性聚氨酯涂料的发展现状
聚氨酯是氨基甲酸酯树脂的简称，其分子中含有特征单元结构氨基甲酸酯（-NH-CO-）。聚氨酯应用十分广泛，作为涂料具有良好的耐磨性、耐腐蚀性、耐化学品性、硬度大、高弹性等优点。
水性聚氨酯（PU）是水性涂料中很有发展潜力的一种，在很多领域都得到了广泛的应用，它包括单组分聚氨酯涂料和双组分聚氨酯涂料两种，是以水为介质的二元胶态体系，不仅易操作和改性等优点；同时还具有溶剂型聚氨酯的一些重要的性能特征，使得它在织物、皮革涂饰及粘合剂等许多领域得到了广泛的应用。单组分水乳型聚氨酯的特征在于很高的断裂伸长率（达到800%以上）和较高的抗拉伸强度（达20MPa左右），但因其具有线型结构，分子中含有亲水基团，其耐水性、耐溶剂性较差，应用受到了限制.
水性双组分聚氨酯涂料的应用领域基本上与溶剂型涂料相当，既可用于热敏材料（如木材、塑料）和不能烘烤的大型物件，也可用于诸如汽车类的烘烤物件.通过对报道的实验数据进行对比，表明，水性双组分聚氨酯涂料除了干燥时间稍长和适用期稍短外，涂膜的装饰性、机械性能、耐化学性和耐候性均可与溶剂型双组分PUR涂料相媲美。
五、水性聚氨酯涂料的合成
水性聚氨酷的制备方法通常可分为外乳化法和内乳化法两种.外乳化法是指采用外具有无毒、不易燃烧、不污染环境、节能、安全可靠、不易损伤被涂饰表面、加乳化剂，在强剪切力作用下强制性地将聚氨酯粒子分散于水中的方法，但因该法存在乳化剂用量大、反应时间长以及乳液颗粒粗、最终得到的产品质量差、胶层物理机械性能不好等缺点，因而目前生产基本不用该法[2]内乳化法又称自乳化法，是指在聚氨酯分子结构中引人亲水基团无需乳化剂即可使自身分散成乳液的方法，因此成为目前水性聚氨酷生产和研究采用的主要方法.内乳化法又可分为丙酮法、预聚体混合法、熔融分散法、酮亚胺/酮联氮法、保护端基乳化法。
六、水性聚氨酯涂料的改性
水性聚氨酯分散体是将聚氨酯微粒分散于水相中形成的二元胶体，它是由schlack P先开发成功的。水性聚氨酯涂料具有环保性的同时还具有高粘附力、良好的透湿透气性等性能，但其耐水性及耐溶剂性较差，为了克服这些性能上的不足，需要对其进行改性处理。以下综述了近年来水性聚氨酯涂料在改性方面取得的研究进展。
聚丙烯酸酯类产品与聚氨酯材料相比在耐候、耐水、耐溶剂及保光性等方面表现出很好的性能，且原料成本以及加工成本低廉，而聚氨酯树脂在强度、弹性及粘接性能等方面性能突出，因此聚丙烯酸酯与聚氨酯在性能上具有很好的互补作用。根据这一特点，可使改性后的水性聚氨酯材料兼有聚丙烯酸酯与聚氨酯的综合性能，同时又降低了产品的成本。
七、总结
随着水性聚氨酯更广泛、更深入的应用，对其性能的要求也进一步提高，今后的水性聚氨酯将朝着高科技含量、高性能、多功能性方向发展。实践证明，环氧树脂、有机硅、丙烯酸酯以及纳米材料复合改性都可以很好地提高水性聚氨酯的综合性能。今后应进一步加强复合改性技术的理论研究，深入研究各种因素对复合改性性能的影响，以便把产品做得更好。还要充分利用聚氨酯分子的可设计性，探索新的合成方法和工艺，在聚氨酯链上引入特殊功能的分子结构，以获得具有更多功能的聚氨酯复合乳液。同时应重视应用技术的研究，加速复合改性水性聚氨酯的生产和推广，这将具有重要的实践意义。 随着经济的发展和水性聚氨酯消费需求的增大，以及科研人员的努力，高性能的复合改性水性聚氨酯必将取得长足的发展。
参考文献
[1]肖新颜，夏正斌，张旭东，等．环境友好涂料的研究新进展．化工学报，2009，54(4)：531-536.
[2]王文军，岳彩艳，李红旭，等.水性聚氨酯胶粘剂的研制[J].中国胶粘剂， 2008， 14 （5）： 10-13.
[3] 李永清,郑淑贞，朱锡，有机硅嵌段改性聚氨酯/环氧树脂互穿网络聚合物的研究.分子材料科学与工程，2008，21（3）：129-132
[4]李绍雄，刘益军.聚氨酯树脂及其应用[M].北京：化学工业出版社， 2010.
[5]张向宇.胶黏剂分析与测试技术[M].北京：化学工业出版社，2009.
[6]王化举.催化剂用量对聚氨酯胶粘剂粘接性能的影响[J].化学推进剂与高分子材料， 2009， 5： 30-31.
关键词：水性聚氨酯 合成 改性 应用
一、引言
随着涂料工业的发展，涂料的花色、品种、功能越来越多，分工也越來越细，但在涂料的制造和施工过程中因有机溶剂的大量排放而对环境造成巨大的污染。其中，涂料的水性化是近年来发展十分迅速的一个领域，已有不少成熟的产品和技术在广泛使用。
二、环保与水性涂料
水性涂料是以水作溶剂或分散介质的涂料。最早的商品化水性涂料是在20世纪30年代出现的。基于其对环境的相容性和保护性。并具有节省资源、节约能源的优点，水性涂料产品很快就被市场接受，并逐渐发展扩大。日本、美国1986年水性涂料分别占涂料总销售量的18%和22%，英国1995年水性涂料产量占全国涂料总产量的64.5%。我国从60年代开始研究水性涂料，进入90年代后，国家大力扶持水性涂料的发展。目前的市场占有率虽不是很高，但却具有广阔的发展前景。
三、水性涂料存在的问题
水性涂料的优点是显而易见的，但也存在着一些问题。与有机溶剂相比，水的蒸发热较高，这就要求用其他手段来帮助水的蒸发。对于低温和高湿这两种特殊情况，水的蒸发就更慢了，因此干燥时间长，而助溶剂的加入则更使其雪上加霜。由于助溶剂在帮助成膜和提高涂膜性能方面是相当多的水性涂料不可缺少的组分，故除去助溶剂并不是一件容易的事情。
四、水性聚氨酯涂料的发展现状
聚氨酯是氨基甲酸酯树脂的简称，其分子中含有特征单元结构氨基甲酸酯（-NH-CO-）。聚氨酯应用十分广泛，作为涂料具有良好的耐磨性、耐腐蚀性、耐化学品性、硬度大、高弹性等优点。
水性聚氨酯（PU）是水性涂料中很有发展潜力的一种，在很多领域都得到了广泛的应用，它包括单组分聚氨酯涂料和双组分聚氨酯涂料两种，是以水为介质的二元胶态体系，不仅易操作和改性等优点；同时还具有溶剂型聚氨酯的一些重要的性能特征，使得它在织物、皮革涂饰及粘合剂等许多领域得到了广泛的应用。单组分水乳型聚氨酯的特征在于很高的断裂伸长率（达到800%以上）和较高的抗拉伸强度（达20MPa左右），但因其具有线型结构，分子中含有亲水基团，其耐水性、耐溶剂性较差，应用受到了限制.
水性双组分聚氨酯涂料的应用领域基本上与溶剂型涂料相当，既可用于热敏材料（如木材、塑料）和不能烘烤的大型物件，也可用于诸如汽车类的烘烤物件.通过对报道的实验数据进行对比，表明，水性双组分聚氨酯涂料除了干燥时间稍长和适用期稍短外，涂膜的装饰性、机械性能、耐化学性和耐候性均可与溶剂型双组分PUR涂料相媲美。
五、水性聚氨酯涂料的合成
水性聚氨酷的制备方法通常可分为外乳化法和内乳化法两种.外乳化法是指采用外具有无毒、不易燃烧、不污染环境、节能、安全可靠、不易损伤被涂饰表面、加乳化剂，在强剪切力作用下强制性地将聚氨酯粒子分散于水中的方法，但因该法存在乳化剂用量大、反应时间长以及乳液颗粒粗、最终得到的产品质量差、胶层物理机械性能不好等缺点，因而目前生产基本不用该法[2]内乳化法又称自乳化法，是指在聚氨酯分子结构中引人亲水基团无需乳化剂即可使自身分散成乳液的方法，因此成为目前水性聚氨酷生产和研究采用的主要方法.内乳化法又可分为丙酮法、预聚体混合法、熔融分散法、酮亚胺/酮联氮法、保护端基乳化法。
六、水性聚氨酯涂料的改性
水性聚氨酯分散体是将聚氨酯微粒分散于水相中形成的二元胶体，它是由schlack P先开发成功的。水性聚氨酯涂料具有环保性的同时还具有高粘附力、良好的透湿透气性等性能，但其耐水性及耐溶剂性较差，为了克服这些性能上的不足，需要对其进行改性处理。以下综述了近年来水性聚氨酯涂料在改性方面取得的研究进展。
聚丙烯酸酯类产品与聚氨酯材料相比在耐候、耐水、耐溶剂及保光性等方面表现出很好的性能，且原料成本以及加工成本低廉，而聚氨酯树脂在强度、弹性及粘接性能等方面性能突出，因此聚丙烯酸酯与聚氨酯在性能上具有很好的互补作用。根据这一特点，可使改性后的水性聚氨酯材料兼有聚丙烯酸酯与聚氨酯的综合性能，同时又降低了产品的成本。
七、总结
随着水性聚氨酯更广泛、更深入的应用，对其性能的要求也进一步提高，今后的水性聚氨酯将朝着高科技含量、高性能、多功能性方向发展。实践证明，环氧树脂、有机硅、丙烯酸酯以及纳米材料复合改性都可以很好地提高水性聚氨酯的综合性能。今后应进一步加强复合改性技术的理论研究，深入研究各种因素对复合改性性能的影响，以便把产品做得更好。还要充分利用聚氨酯分子的可设计性，探索新的合成方法和工艺，在聚氨酯链上引入特殊功能的分子结构，以获得具有更多功能的聚氨酯复合乳液。同时应重视应用技术的研究，加速复合改性水性聚氨酯的生产和推广，这将具有重要的实践意义。 随着经济的发展和水性聚氨酯消费需求的增大，以及科研人员的努力，高性能的复合改性水性聚氨酯必将取得长足的发展。
参考文献
[1]肖新颜，夏正斌，张旭东，等．环境友好涂料的研究新进展．化工学报，2009，54(4)：531-536.
[2]王文军，岳彩艳，李红旭，等.水性聚氨酯胶粘剂的研制[J].中国胶粘剂， 2008， 14 （5）： 10-13.
[3] 李永清,郑淑贞，朱锡，有机硅嵌段改性聚氨酯/环氧树脂互穿网络聚合物的研究.分子材料科学与工程，2008，21（3）：129-132
[4]李绍雄，刘益军.聚氨酯树脂及其应用[M].北京：化学工业出版社， 2010.
[5]张向宇.胶黏剂分析与测试技术[M].北京：化学工业出版社，2009.
[6]王化举.催化剂用量对聚氨酯胶粘剂粘接性能的影响[J].化学推进剂与高分子材料， 2009， 5： 30-31.