2.3.1 聚氨酯水分散体 聚氨酯水分散体是一类分散在水中溶胀的聚氨酯粒子。其制备是通过含羟基的聚酯、聚醚、聚碳酸酯、聚内酯或聚丙烯酸酯同等量的二异氰酸酯反应制得具有异氰酸酯端基，并含有能形成阴离子单元的中间产物，用叔胺中和中间产物，并用二元胺扩链即形成聚氨酯水分散体，其粒径范围为0.01～5μm。聚氨酯水分散体涂料VOC含量低，使用安全，1994年其在美国的年增长速度约为12%［11］。 商业化的聚氨酯水分散体有阴离子型、阳离子型和非离子型3种类型。其中阴离子型聚氨酯水分散体最具商业性，通常在碱性条件下稳定性好；阳离子型聚氨酯水分散体中含有季铵离子，通常在酸性条件下较稳定；而非离子聚氨酯水分散体因不含有离子，故在广泛pH范围均有良好的稳定性。聚氨酯水分散体可聚结成膜，也可采用外加交联剂成膜。外加交联剂的优点是不仅可增加聚合物的分子量，而且还可以使聚合物中的亲水基团转变成疏水基团，从而提高涂膜的耐水性，交联成膜还可显著提高地板木器漆的耐黑踵印性。常用的交联剂有聚氮丙啶、碳化二亚胺、水分散异氰酸酯、水分散环氧、三聚氰胺、锆盐等。聚氨酯水分散体还可制成自交联的形式，其制备方法是将含不饱和键的植物油或其脂肪酸引入分子链中，由金属催化剂(如钴、锰、锆盐)来催化自交联［12］。用季戊四醇和亚麻油改性聚氨酯分散体可制得快干木器漆［13］。Zeneca公司开发的Neorez R 2001是一种脂肪酸改性的聚氨酯水分散体，无需交联剂，制得的地板木器漆即具有良好的耐黑踵印性。聚氨酯水分散体的应用障碍之一是价格较高。由于聚氨酯水分散体与丙烯酸乳液的相容性好，通常将两者混合使用。混合使用不仅降低了成本，而且提高了丙烯酸乳液膜的耐磨性、抗冲击性、低温柔韧性、早期抗粘连性、抗化学品性和耐溶剂性［14］。 2.3.2 双组分水性聚氨酯 双组分水性聚氨酯涂料已成功应用于木器上，具有与溶剂型双组分聚氨酯涂料相当的耐磨性、柔韧性、耐化学品性和耐久性，并且VOC含量低。与双组分溶剂型聚氨酯涂料一样，水性双组分聚氨酯涂料也由含羟基组分与多异氰酸酯组分制得。羟基组分(多元醇)有3种不同的形式，即聚合物溶液、聚合物乳液和聚合物分散体。水性体系用多异氰酸酯组分含有亲水基团，粘度较低，使用时将多异氰酸酯组分在搅拌下加入到羟基组分(多为丙烯酸乳液)中，形成与羟基组分相分离独立的分散相。在此情况下，羟基组分与多异氰酸酯组分并不紧密接触，此时的反应是异氰酸酯与水发生的缓慢反应。 直到水分蒸发，交联反应(1)才开始。由于存在副反应，为确保固化反应完全，双组分水性聚氨酯涂料的NCO／OH通常为2左右［15］。双组分水性聚氨酯的粒度和粒度分布对最终涂膜的性能产生重要影响，而粒度和粒度分布又直接与两组分的粘度及剪切速率密切相关。剪切速率低，形成的粒度不均匀；高剪切速率有助于获得均匀的分散体，但剪切速率过高会使NCO基团过分暴露于水中而导致体系胶化，因此，剪切速率必须适中。为缩短剪切混合时间，解决双组分水性聚氨酯木器漆适用期短的问题，满足连续作业的需要，Bayer公司开发了一种双组分混合设备，有效地解决了连续作业的需求。 与双组分溶剂型聚氨酯涂料相比，双组分水性聚氨酯涂料的工业化使VOC含量降低了70%～90%［16］，完全可满足木器漆快速干燥、光泽、适用期等性能的需要。两者性能比较见表2［17］。 表2 双组分水性聚氨酯和双组分溶剂型聚氨酯木器漆性能对比 从表2可以看出，双组分水性聚氨酯木器漆的性能可与双组分溶剂型聚氨酯木器漆相媲美。Chase J.Boudremx［18］等人报道了采用Rhodia公司的Rhodocoat WT 2000与Henkel公司的TSAX 13－680可配制低NCO／OH比例的双组分涂料。尽管双组分水性聚氨酯涂料市场在不断扩大，但仍有不足之处。聚氨酯分子中亲水离子基团的引入，羟基组分或水分散多异氰酸酯分子中采用表面活性剂，均会导致涂膜对水的敏感性；而成膜过程中二氧化碳的产生则易导致涂膜起泡、缩孔和失光［19］。羟基组分与固化剂组分的相容性并非完美无缺，于是人们开始将目光投向丙烯酸改性聚氨酯涂料。 2.3.3 丙烯酸聚氨酯共聚物 聚氨酯水分散体具有突出的附着力、耐磨性，而丙烯酸树脂则有优异的耐候性、耐化学性和较好的对颜料润湿性，两者的有机结合可制得综合性能优良的新型复合树脂体系。起初人们采取物理共混，但体系相容性差，改性效果并不十分理想。于是人们开始探索化学方法共混。木器用水性丙烯酸聚氨酯共聚的方法可采用核－壳聚合方法 1/2 1 2 下一页 尾页 |
