水性聚氨酯固化劑的研究
聚氨酯是一種含有重復氨基甲酸酯的高分子材料，傳統溶劑型聚氨酯中所含的有機溶劑易燃、易爆、有毒，對人體和環境都有不良影響。 隨著人們環保意識的增強，水性聚氨酯材料逐漸受到重視。 水性聚氨酯以水為松散介質，具有不易燃、環保、無毒、安全等優點。 已廣泛應用于涂料、粘合劑、皮革合成物、彈性體、建材、織物清洗、高分子表面活性劑等領域。 水性聚氨酯分為單組分水性聚氨酯和雙組分水性聚氨酯。 本發明單組分水性聚氨酯無需加入交聯劑即可獲得所需應用功能，但由于其線性結構，交聯度低，分子中含有親水基團，在硬度、耐水性和耐溶劑性方面存在一定缺陷，應用規劃受到限制。 此外，該雙組分水性聚氨酯交聯密度高、膜硬度高、耐磨性好、附著力強等優異力學性能和耐水性、耐溶劑等化學性能，在一定程度上彌補了單組分水性聚氨酯的不足，可作為高檔材料使用，是水性聚氨酯的發展趨勢。 雙組分水性聚氨酯基本上由含羥基的多元醇組分和含異氰酸酯基(NCO)的水性固化劑組分組成。 作為水性聚氨酯的重要組分，水性異氰酸酯的組成和結構是根據水性聚氨酯的物理和機械應用、耐候性和耐介質性等化學功能而選擇的。 因此，水性聚氨酯固化劑的研究是水性聚氨酯應用的關鍵。
異氰酸酯可分為不同脂肪族異氰酸酯和芳香族有機異氰酸酯。脂肪族異氰酸酯首要有六亞甲基二異氰酸酯（HDI）、異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）、氫化苯基部分甲烷二異氰酸酯（H12MDI）等;芳香族異氰酸酯首要有甲苯二異氰酸酯（TDI）、二苯基氧化甲烷二異氰酸酯（MDI）、多次亞甲基多苯基多采用異氰酸酯（PAPI）等。
1.1脂肪族異氰酸酯
芳香族異氰酸酯的主要原料為甲苯，價格相對低廉，制備的芳香族聚氨酯具有優異的力學性能。以MDI為原料，采用熔融聚合法制備了劉身凱等環保型聚氨酯地坪固化劑。該固化劑毒性低，快干，漆膜的耐沖擊性、耐磨性優異，推廣性好。但是芳香族水性聚氨酯固化劑也存在一些問題:一是苯環的存在只是簡單的導致數據變黃，所以只能用于低檔涂料和膠粘劑產品；其次，與脂肪族異氰酸酯相比，芳香族異氰酸酯具有更高的活性。當與多元醇組分混合時，NCO基團與水反應更快，導致成膜過程中副反應更多，影響涂料的功能和作用。
二 聚氨酯作為固化劑的親水改性
親水改性常用辦法有外乳化法和內乳化法。外乳化法是直接將乳化劑參與其間，進行物理混合。外乳化法存在粒徑巨細不同大、相容性差、乳化劑成膜后簡單游離于成膜物表面等問題，使得成膜物表面具有親水性，涂膜的耐水性下降。因此，外乳化法只能運用于制備對耐水性要求不高的資料。內乳化法是在聚氨酯預聚體中直接引入親水基團或含有親水基團的擴鏈劑進行化學改性，制備出的固化劑與水混合后，分子中親水基團朝向水相，不光可以保護NCO基團，且親水基團的互相排擠可以使多異氰酸酯安穩的在水中松散;固化成膜后，成膜物中不存在游離的親水性小分子，較外乳化法在耐水性、耐溶劑性及物理機械功用等方面均有顯著改進。依據引入親水基圖的品種，親水改性首要可分為非離子改性、離子改性、非離子和離子混合改性。
異氰酸酯可分為不同脂肪族異氰酸酯和芳香族有機異氰酸酯。脂肪族異氰酸酯首要有六亞甲基二異氰酸酯（HDI）、異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）、氫化苯基部分甲烷二異氰酸酯（H12MDI）等;芳香族異氰酸酯首要有甲苯二異氰酸酯（TDI）、二苯基氧化甲烷二異氰酸酯（MDI）、多次亞甲基多苯基多采用異氰酸酯（PAPI）等。
1.1脂肪族異氰酸酯
HDI和IPDI是通常用作水性聚氨酯固化劑的脂族異氰酸酯。 HDI異氰酸酯具有亞甲基長鏈、固化劑粘度低、易被多元醇組分疏松、易流動的平膜、優異的柔韌性和耐劃傷性。 然而，HDI固化劑不能完成計劃生產，主要原因是：1、材料依賴進口；HDI的兩個NCO基團具有相同的活性，聚合反應只是形成深層聚合物，生產工藝要求高，去除過量的HDI單體需要設備投資大、工藝困難、成本高。 因此，這種固化劑通常僅用作高級涂料、飛機涂料、汽車涂料、軍事工業和固體火箭推進劑和涂料中的高級材料。 IPDI異氰酸酯為脂族環狀結構，固化劑組成干燥速度快、硬度高、耐磨性好、耐化學性好，但由于粘度高，不易被多元醇組分疏松，膜的光滑度和光澤度不如HDI固化劑。 由脂肪族異氰酸酯組成的聚氨酯固化劑性能優良，但價格昂貴，限制了其在我國的應用。
芳香族異氰酸酯的主要原料為甲苯，價格相對低廉，制備的芳香族聚氨酯具有優異的力學性能。以MDI為原料，采用熔融聚合法制備了劉身凱等環保型聚氨酯地坪固化劑。該固化劑毒性低，快干，漆膜的耐沖擊性、耐磨性優異，推廣性好。但是芳香族水性聚氨酯固化劑也存在一些問題:一是苯環的存在只是簡單的導致數據變黃，所以只能用于低檔涂料和膠粘劑產品；其次，與脂肪族異氰酸酯相比，芳香族異氰酸酯具有更高的活性。當與多元醇組分混合時，NCO基團與水反應更快，導致成膜過程中副反應更多，影響涂料的功能和作用。
二 聚氨酯作為固化劑的親水改性
親水改性常用辦法有外乳化法和內乳化法。外乳化法是直接將乳化劑參與其間，進行物理混合。外乳化法存在粒徑巨細不同大、相容性差、乳化劑成膜后簡單游離于成膜物表面等問題，使得成膜物表面具有親水性，涂膜的耐水性下降。因此，外乳化法只能運用于制備對耐水性要求不高的資料。內乳化法是在聚氨酯預聚體中直接引入親水基團或含有親水基團的擴鏈劑進行化學改性，制備出的固化劑與水混合后，分子中親水基團朝向水相，不光可以保護NCO基團，且親水基團的互相排擠可以使多異氰酸酯安穩的在水中松散;固化成膜后，成膜物中不存在游離的親水性小分子，較外乳化法在耐水性、耐溶劑性及物理機械功用等方面均有顯著改進。依據引入親水基圖的品種，親水改性首要可分為非離子改性、離子改性、非離子和離子混合改性。
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