水性聚氨酯树脂是指以水作为分散介质的聚氨酯。进入90年代,随着人们环保意识以及环保法规的加强,环境友好的水性聚氨酯的研究、开发日益受到重视,其应用已由皮革涂饰剂不断扩展到涂料、黏合剂等领域,正在逐步占领溶剂型聚氨酯的市场,代表着涂料、黏合剂的发展方向。令人奇怪的是,在水性树脂中,水性聚氨酯仍然也是youxiu树脂的代表,是现代水性树脂研究的热点之一。
合成单体
水性聚氨酯合成用聚合物多元醇及小分子多元醇同油性聚氨酯,多异氰酸酯主要选择IPDI、TDI和HDI。要引入亲水单体,其携带的亲水基团。
亲水单体(亲水性扩链剂)
亲水性扩链剂是水性聚氨酯制备中使用的水性化功能单体,它能在水性聚氨酯大分子主链上引入亲水基团。阴离子型扩链剂中带有羧基、磺酸基等亲水基团,结合有此类基团的聚氨酯预聚体经碱中和离子化,即呈现水溶性。常用的产品有:二羟甲基丙酸(dimethylolpropionic acid ,DMPA)、二羟甲基丁酸(dimethylol butanoic acid,DMBA)、1,4-丁二醇-2-磺酸钠。
目前阴离子型水性聚氨酯合成的水性单体主要选用DMPA,DMBA活性比DMPA大,熔点低,可用于无助溶剂水性聚氨酯的合成,使VOC降至接近0。DMPA、DMBA为白色结晶(或粉末),使用方便。合成叔胺型阳离子水性聚氨酯时,应在聚氨酯链上引人叔胺基团,再进行季叔胺盐化(中和)。而季胺化工序较为复杂,这是阳离子水性聚氨酯发展落后阴离子水性聚氨酯的原因之一。
阳离子型扩链剂有二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺(MDEA)、N-乙基二乙醇胺(EDEA)、N-丙基二乙醇胺(PDEA)、N-丁基二乙醇胺(BDEA)、二甲基乙醇胺、双(2-羟乙基)苯胺(BHBA)、双(2-羟丙基)苯胺(BHPA)等,国内大多数采用N-甲基二乙醇胺(MDEA)。非离子型水性聚氨酯的水性单体主要选用聚乙二醇二醇,数均相对分子质量通常大于1000。
中和剂(成盐剂)
中和剂是一种能和羧基、磺酸基或叔胺基成盐的试剂,二者作用所形成的盐基才使水性聚氨酯具有水中的可分散性。阴离子型水性聚氨酯使用的中和剂是三乙胺(TEA)、二甲基乙醇胺(DMEA)、氨水,一般室温干燥树脂使用三乙胺,烘干树脂使用二甲基乙醇胺,中和度一般在80%-95%之间,低于该区间时影响分散体的稳定性,高于此区间时外观变好,但耐水性变差;阳离子型水性聚氨酯使用的中和剂是盐酸,醋酸,liusuanerjiazhi,氯代烃等。中和剂对体系稳定性、外观以及Zui终漆膜性能有重要的影响,使用时其品种、用量应作好优选。