劉煥彬

摘要：聚氨酯涂料具有優(yōu)良的附著力、耐磨性和高光澤，在涂料工業(yè)中占有重要地位。他們深受市場(chǎng)和消費(fèi)者的青睞。特別是近年來(lái)，新型聚氨酯環(huán)保材料和特種聚氨酯材料已投入市場(chǎng)，為聚氨酯樹脂和涂料注入了新的活力和希望。從聚氨酯涂料的特點(diǎn)、組成及種類等方面介紹了聚氨酯樹脂在涂料中的作用和應(yīng)用。對(duì)聚氨酯涂料在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀，分析了聚氨酯涂料今后的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：聚氨酯；涂料；應(yīng)用；研究；樹脂

聚氨酯涂料是一種新型材料的發(fā)展在下半年的第二十世紀(jì)，其結(jié)構(gòu)中含有氨基甲酸酯，還含有酯鍵和醚鍵、脲鍵，收縮兩脲鍵、脲基甲酸酯鍵、鍵和酰基脲基潤(rùn)滑脂不飽和鍵，因此，既有酰胺基團(tuán)相似的特征，如強(qiáng)度、耐磨、耐油、聚氨酯具有耐熱性、耐溶劑性、抗水性和靈活性的聚醚。

1.在中國(guó)的聚氨酯涂料的發(fā)展現(xiàn)狀

在中國(guó)的聚氨酯涂料的研究開發(fā)始于20世紀(jì)50年代、80年代以來(lái)，隨著生活水平的提高，對(duì)木制家具、汽車的增長(zhǎng)，建筑防水的需求，以及石油化工、造船業(yè)的發(fā)展，橋梁機(jī)械行業(yè)和其他行業(yè)，聚氨酯涂料進(jìn)入一個(gè)快速發(fā)展的時(shí)期，聚氨酯涂料的生產(chǎn)固體含量有所增加，TDI的消費(fèi)量約5萬(wàn)t，產(chǎn)量?jī)H次于醇酸樹脂漆、酚醛樹脂漆、丙烯酸樹脂漆，它已成為第四大涂料。2007，在中國(guó)的聚氨酯涂料的產(chǎn)量達(dá)到約50萬(wàn)噸。

目前我國(guó)聚氨酯涂料的主流是一種雙組分聚氨酯涂料，主要用于木質(zhì)家具的涂料。二是單組分聚氨酯涂料，以聚氨酯為基材，可生產(chǎn)清漆和彩漆。以HDI為固化劑，以丙烯酸聚氨酯涂料為國(guó)內(nèi)汽車修補(bǔ)漆，主要應(yīng)用于小型客車和輕型客車的應(yīng)用，具有良好的市場(chǎng)前景。此外，不同種類的丙烯酸聚氨酯涂料也可用于汽車、家電、火車等高檔裝飾領(lǐng)域。聚醚聚氨酯地板涂料、聚醚聚氨酯機(jī)械涂料、有機(jī)硅聚氨酯涂料、聚氨酯彈性涂料等特殊聚氨酯涂料也正在開發(fā)中。

2.化學(xué)成分和性能特點(diǎn)

目前國(guó)內(nèi)TDI加成物產(chǎn)品的色澤、產(chǎn)品粘度和涂料性能均達(dá)到國(guó)外水平，但產(chǎn)品中殘留TDI單體相對(duì)較高。調(diào)整配方和工藝以減少產(chǎn)品中的殘余TDI含量。據(jù)媒體報(bào)道，日本旭化成公司使用多元醇與HDI反應(yīng)制備HDI化合物。涂層彈性好，即使在零下30度，也能保持良好的柔韌性，可用于橡膠涂層。HDI主要用于制備縮二脲，如德國(guó)拜耳、巴斯夫等公司生產(chǎn)此類產(chǎn)品。HDI二脲主要用于汽車維修。大型客車、飛機(jī)、建筑物和高級(jí)木制品需要更好的耐候性和保護(hù)性。HDI兩種聚合物本身并不穩(wěn)定。如果使用特殊催化劑，也可以合成HDI兩種聚合物。主要用于高固含量涂料的制備。它已被應(yīng)用于汽車涂料，其性能優(yōu)于HDIbiuret。聚氨酯雙組分樹脂的成膜過程為：主劑（-OH）固化劑（NCO）。聚合物的兩個(gè)組成部分與形成薄膜的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生反應(yīng)。因此，在實(shí)際施工中，不得隨意增減固化劑的份量，增多會(huì)使涂膜發(fā)脆、易起泡等；減少會(huì)使涂膜發(fā)軟、不干、硬度不夠、耐劃傷性不好。。在市場(chǎng)上，該產(chǎn)品也有單一的PU漆，它是用含-NCO基團(tuán)的樹脂吸收空氣中的水汽（-OH）來(lái)進(jìn)行反應(yīng)，其固化機(jī)理是一樣的。固化機(jī)理是相同的。其優(yōu)點(diǎn)是：硬度高，耐磨性好，耐熱性好，耐水性好，固體含量50%～70%，飽滿度好，施工效率高，涂裝成本低，適用范圍廣。大約60%的油漆被用于國(guó)家家具行業(yè)。聚氨酯涂料是由聚異氰酸和多羥基化合物的反應(yīng)制備而成，不經(jīng)烘烤而達(dá)到涂料的性能。

3.聚氨酯涂料的應(yīng)用

3.1聚氨酯金屬防腐蝕涂料

聚氨酯涂料具有耐候性好、保光性好、顏色穩(wěn)定性好、耐腐蝕、耐酸、低溫施工、涂層覆蓋面廣、易修復(fù)、涂層柔韌性好、延性好、抗沖擊性好、抗震效果好等優(yōu)點(diǎn)。其優(yōu)良的綜合性能使其廣泛應(yīng)用于防腐工程。由于聚氨酯涂料具有優(yōu)異的耐候性和裝飾性，在重防腐體系中也得到了應(yīng)用。

3.2建筑材料中聚氨酯涂料

地坪涂料也被稱為地板漆，由于聚氨酯涂料附著力和耐磨性優(yōu)良，且光亮豐滿，近年來(lái)用作地板漆亦有較大的發(fā)展。但由于異氰酸酯是合成化合物中的殘留物，這種有毒物質(zhì)對(duì)人體有害，限制了聚氨酯在地板涂料中的應(yīng)用。因此，開發(fā)環(huán)保型聚氨酯地板涂料已成為一個(gè)重要的趨勢(shì)。以溶劑為基礎(chǔ)的脂肪族聚氨酯作為外墻涂料的應(yīng)用，與乳膠漆相比比較小。其優(yōu)良的耐候性、易清洗性和耐化學(xué)性已被應(yīng)用于高檔建筑、工廠、公共場(chǎng)所的外墻。新一代雙組分聚氨酯系統(tǒng)可以消除溶劑的約束，在高性能的前提下調(diào)整自身性能。它更適合使用公共場(chǎng)所和特殊的潔凈建筑，對(duì)VOC有一定的限制。

3.3聚氨酯木器涂料

隨著人們生活水平的不斷提高，木家具行業(yè)近年來(lái)對(duì)木家具產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提出了更高的質(zhì)量要求。木器家具主要有酸固化漆、聚氨酯漆、硝基漆、不飽和聚酯漆、丙烯酸漆和水溶性涂料。傳統(tǒng)木器漆中硝基漆的溶劑含量在80%左右，酸固化涂料是用來(lái)釋放甲醛的，不適合環(huán)保聚氨酯木器家具涂料由單一品種迅速向多品種、系列化或配套產(chǎn)品發(fā)展，包括開發(fā)聚氨酯清漆、磁漆、木器封閉底漆及專用助劑和稀釋劑等，出現(xiàn)了各種美術(shù)漆、高光、亞光及無(wú)光面漆、銀珠銀光面漆、金屬閃光漆等，其他系列高固，減少公路建設(shè)數(shù)量，室溫干燥快，涂層光滑豐滿，可使木材的外觀，增強(qiáng)天然紋理，也更好地提高木制品及模具性能的耐水性和耐磨性，已成為首選的高檔家具漆。

3.4聚氨酯防水涂料

防水涂料是指涂料的一種，它具有防潮、防漏保護(hù)膜及其組件不受水的侵蝕破壞。水性聚氨酯由于具有良好的綜合防水性能而越來(lái)越受到人們的重視。它已成為防水涂料領(lǐng)域的一個(gè)新的發(fā)展方向。水性聚氨酯具有優(yōu)異的耐磨性、柔韌性、流動(dòng)性、機(jī)械性能及耐化學(xué)品性，同時(shí)還有光亮、附著力強(qiáng)等優(yōu)良性能，既有效避免了溶劑型聚氨酯體系中有毒、易燃揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）的排放，又具有不燃、無(wú)毒、不污染環(huán)境、節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)。附著力強(qiáng)，能有效地避免有毒，易燃易揮發(fā)的溶劑型聚氨酯的有機(jī)化合物（VOC）的排放量，具有不燃、無(wú)毒、對(duì)環(huán)境無(wú)污染，節(jié)約能源等。水性聚氨酯乳液可在丙烯酸乳液體系中復(fù)配。然后將該體系與無(wú)機(jī)粉體（水泥水化、固化）相結(jié)合，形成高強(qiáng)度高韌性聚合物水泥防水涂料。水性聚氨酯乳液的改性乳化瀝青也可以。通過改變?cè)鋈輨┘捌渲鷦┑挠昧?，可以解決水性聚氨酯聚氨酯涂料的熱脆性和價(jià)格高的問題。

4.發(fā)展趨勢(shì)

重視水性建筑涂料的發(fā)展。由于溶劑型涂料對(duì)環(huán)境和人體健康造成的巨大危害，世界各國(guó)都十分重視水性建筑涂料的發(fā)展，制定嚴(yán)格的法律法規(guī)，嚴(yán)格限制建筑涂料中揮發(fā)性有機(jī)物的含量。目前，溶劑型建筑涂料的比例越來(lái)越小。由于水性建筑涂料的特點(diǎn)是工藝先進(jìn)，工藝簡(jiǎn)單，能耗低，排放低，安全，水性涂料的建筑涂料已成為建筑涂料未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)，具有廣闊的發(fā)展前景。例如，建筑防水涂料將發(fā)展為彈性、耐酸、耐堿、隔音、密封和抗裂。如聚氨酯防水涂料、厚保溫防水涂料、氯丁橡膠防水涂料等，進(jìn)一步完善TDI固化劑的多樣化和系列化，開發(fā)一系列MDI涂料。MDI的蒸汽壓比低于TDI，涂層產(chǎn)品毒性低，硬度低?？蓪⑺跃郯滨ト橐簭?fù)合于丙烯酸乳液體系中，然后將此體系與無(wú)機(jī)粉料（水泥水合固化）交聯(lián)固化復(fù)合形成高強(qiáng)度、高韌性的聚合物水泥防水涂料。還可將水性聚氨酯乳液改性乳化瀝青，利用對(duì)相容劑及其助劑的選擇用量的改變來(lái)解決瀝青熱淌冷脆和水性聚氨酯涂料價(jià)格較高等問題。

5.結(jié)論

隨著溶劑型聚氨酯涂料在人類和生態(tài)環(huán)境中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，有必要采用綠色涂料取代溶劑型涂料。水性聚氨酯涂料具有經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、環(huán)保、安全等特點(diǎn)，符合時(shí)代要求，值得推廣應(yīng)用。綠色涂料的開發(fā)與推廣已成為二十一世紀(jì)涂料發(fā)展的主要方向。

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