水性聚氨酯树脂在工业水性涂料中的运用.pdf

31石油化工引言涂料作为一种涂覆材料，在日常生活中扮演着重要的角色。它是一种广泛应用于建筑、汽车、船舶、包装等领域的材料，其主要功能是保护和美化表面。然而，传统的溶剂型涂料存在环境污染和健康危害等问题。随着环保意识的不断提高和科技的不断进步，环保型涂料成为涂料行业的新趋势，因此近年来，水性涂料作为一种环保、安全的新型涂料逐渐受到人们的青睐。水性聚氨酯树脂作为一种重要的水性涂料材料，具有优异的性能和广泛的应用前景。一、水性聚氨酯树脂的化学结构和性能特点1.化学结构水性聚氨酯树脂是一种以异氰酸酯为主要原料，在聚醚或聚酯多元醇、聚醚或聚酯二元醇、水等物质的作用下聚合而成的树脂，是一种具有聚氨酯结构的高分子化合物，其化学结构由亲水性基团、聚氨酯链和乳化剂组成。水性聚氨酯树脂中通常包含具有亲水性的基团，如羟基（-OH）或羧基（-COOH），以增强其与水的相容性。水性聚氨酯树脂中的聚氨酯链由二元醇（如乙二醇）和二元异氰酸酯（如4,4二苯甲烷二异氰酸酯）的反应形成。水性聚氨酯树脂通常是通过将聚氨酯链乳化而成的，因此含有一定量的乳化剂，如表面活性剂等。2.性能特点水性聚氨酯树脂主要性能特点是耐久性、抗化学腐蚀性、耐磨性、良好的附着性、良好的光泽度和外观效果以及环保安全。水性聚氨酯树脂具有良好的耐久性，能够长期保持良好的物理和化学性能，不易发生变形、老化、龟裂等现象。水性聚氨酯树脂的化学结构使其具有优异的抗化学腐蚀性，能够很好地防止金属表面受到酸、碱等腐蚀性物质的侵蚀。水性聚氨酯树脂的分子链长，能够形成坚实的涂膜，具有优异的耐磨性，能够很好地抵抗表面磨损。水性聚氨酯树脂涂料具有良好的附着性能，能够牢固附着在各种基材表面，不易脱落或剥落，而且还具有良好的光泽度和外观效果，能够形成平滑、均匀、美观的涂膜，提高表面的装饰效果。相比传统的溶剂型涂料，水性聚氨酯树脂涂料具有绿色环保、无毒无害、低VOC等优点，有利于环境保护。二、水性聚氨酯树脂在工业水性中的重要性与运用原则1.重要性水性聚氨酯树脂被人们广泛应用，它可以用于多种工业水性涂料中，具有重要的应用价值。首先，水性聚氨酯树脂具有优异的物理性能和化学性能，具有很好的耐久性、耐磨性、耐化学性和耐候性等性能。这使得水性聚氨酯树脂在许多工业应用领域中都有广泛的应用，例如：汽车、航空、建筑、电子、家具和地板等。其次，水性聚氨酯树脂具有优异的环保性能，不含有害物质和挥发性有机物（VOC），符合国家和国际的环保标准和要求。在当前推动绿色环保、可持续发展的时代背景下，水性聚氨酯树脂的应用受到越来越多的关注和青睐。另外，水性聚氨酯树脂具有优异的工艺性能，可以与其他水性材料兼容，并且可以通过调整配方和加工工艺来实现不同的涂装效果和性能要求，具有很大的灵活性和可塑性，成为现代涂料工业中不可或缺的一部分。2.运用原则在工业水性涂料中，水性聚氨酯树脂的应用原则主要包括以下几点。首先，水性聚氨酯树脂应具有良好的分散性和稳定性。为了使涂料体系具有良好的稳定性，水性聚氨酯树脂需要通过乳化或分散技术与其他涂料原料均匀混合，从而确保涂料颜色均匀、不易出现沉淀、分层等现象。其次，水性聚氨酯树脂应具有良好的耐候性和耐磨性。工业水性涂料通常用于室外和室内使用，水性聚氨酯树脂在工业水性涂料中的运用庄国强1贝文理2钱伟伟2息锁柱2潘婷婷21.浙江兆泽实业有限公司；2.浙江枧洋高分子科技有限公司【摘要】随着我国经济的快速发展，水性聚氨酯树脂材料作为新型的环保材料，被越来越多的人所熟悉。基于此，主要讨论水性聚氨酯树脂在工业水性涂料中的运用，首先简单介绍了水性聚氨酯树脂的化学结构和性能特点，然后阐述了水性聚氨酯树脂的重要性和运用原则，最后详细探讨了水性聚氨酯树脂在工业水性涂料中的运用，并总结了其未来的发展趋势。【关键词】水性涂料；水性聚氨酯树脂；化学结构；性能特点【DOI】10.12316/j.issn.1674-0831.2023.15.01132石油化工因此需要具有较好的耐候性和耐磨性，以确保涂料能够在使用过程中保持良好的外观和性能。再次，水性聚氨酯树脂应具有良好的粘结力和硬度。涂料的粘结力和硬度是其重要的性能指标，影响着涂层的附着力和耐久性，因此水性聚氨酯树脂需要具有较高的粘结力和硬度，以确保涂料能够在不同的基材上形成坚固的涂层。最后，水性聚氨酯树脂应具有良好的环保性能。在当前环保要求日益严格的情况下，水性聚氨酯树脂需要具有良好的环保性能，不含有机溶剂和有害物质，从而确保涂料对人体健康和环境不产生危害。总之，这些原则能够有效地保证水性聚氨酯树脂在涂料体系中的应用效果和性能表现。三、水性聚氨酯树脂在工业水性涂料中的运用1.在金属涂料中的运用（1）钢结构涂料。在钢结构涂料中，它可以用作面漆、底漆或中间漆。作为面漆，水性聚氨酯树脂能够提供优异的光泽和色彩稳定性，同时具有极好的耐候性能和耐磨性能，可以有效保护钢结构表面免受紫外线、氧化和腐蚀的侵害。作为底漆，水性聚氨酯树脂可以提供出色的附着力和耐化学性，能够在钢结构表面形成坚固的底漆层，防止腐蚀物质侵入表面。作为中间漆，水性聚氨酯树脂可以增强涂层的耐磨性、耐化学性和耐候性，使得涂层更加坚固和持久。总之，水性聚氨酯树脂在钢结构涂料中的运用能够有效提高涂层的性能和环保性，同时提高钢结构的使用寿命和安全性。（2）船舶涂料。水性聚氨酯树脂涂料可以用于船舶表面的涂装，如船体、甲板、船舶设备等。由于船舶在海洋环境中容易受到海水、盐雾、紫外线等因素的影响，因此需要涂装具有优异的耐腐蚀性能和耐久性的涂料，水性聚氨酯树脂在船舶涂料中的运用能够提高涂层的性能和环保性，同时延长船体的使用寿命和减少维护成本。（3）汽车涂料。水性聚氨酯树脂涂料可以用于汽车表面的涂装，如车身、轮毂、发动机罩等。汽车表面需要具有优异的耐候性、耐磨性和耐刮擦性能，同时也需要有良好的外观效果，水性聚氨酯树脂涂料可以满足这些要求。此外由于水性聚氨酯树脂是一种环保型涂料，具有低VOC和无有害溶剂的优点，因此，在汽车涂料中的运用也能够降低有害气体的排放，符合环保要求。总之，水性聚氨酯树脂在汽车涂料中的运用能够提高车身的外观质量和使用年限。（4）电力设备涂料。水性聚氨酯树脂涂料可以用于电力设备表面的涂装，如变压器、电缆桥架、开关设备等。由于电力设备在运行中需要承受高温、潮湿、腐蚀等因素的影响，因此需要涂装具有良好的耐高温性、防潮性和耐腐蚀性的涂料，水性聚氨酯树脂在电力设备涂装中的应用，能够提高涂层的性能和环保性，同时保护电力设备表面免受恶劣环境的侵害，延长电力设备的使用期限。2.在木材中的应用水性聚氨酯树脂在木材涂料中也有着广泛的应用，其主要应用于以下几个方面：（1）实木家具涂料。水性聚氨酯树脂涂料可以用于实木家具的表面涂装，如桌椅、衣柜、床等。由于实木家具需要具有防水、防潮、耐磨、抗刮擦等性能，同时也需要有良好的装饰效果，水性聚氨酯树脂涂料可以有效保护实木家具表面免受紫外线、氧化和物理损伤的侵害。作为底漆，水性聚氨酯树脂能够在实木家具表面形成坚固的底漆层，防止腐蚀物质侵入表面。作为中间漆，水性聚氨酯树脂可以使得涂层更加坚固和持久。此外，水性聚氨酯树脂在实木家具涂料中的运用也能够降低有害气体的排放，实现绿色环保理念。（2）人造板涂料。水性聚氨酯树脂涂料也可以用于人造板表面的涂装，如刨花板、密度板、胶合板等。由于人造板的表面常常会产生裂缝、鼓包等问题，因此需要涂装具有优异的附着力、弹性和耐久性的涂料，水性聚氨酯树脂涂料也能够很好地满足这些要求。（3）地板涂料。水性聚氨酯树脂涂料还可以用于木地板的表面涂装，能够有效地防止木地板表面的磨损和刮擦，同时还能够提高其防水、防潮性能。3.在建筑涂料中的应用（1）墙面涂料。水性聚氨酯树脂涂料可以用于室内外墙面的涂装，如公寓、别墅、办公楼等。由于墙面需要具有耐久性、耐磨性、耐候性和附着力，同时也需要有良好的外观效果，水性聚氨酯树脂涂料可以满足这些要求。（2）屋顶涂料。水性聚氨酯树脂涂料可以用于屋顶表面的涂装，如平顶、斜顶等。由于屋顶需要具有防水、防潮、耐久性和抗紫外线能力，水性聚氨酯树脂涂料可以满足这些要求。（3）地板涂料。水性聚氨酯树脂涂料可以用于建筑物内部地板的涂装，如办公室、商场、医院、学校等。由于地面需要具有耐磨、耐久性和防滑等特性，水性聚氨酯树脂涂料也能够很好地满足这些要求。33石油化工4.在包装涂料中的应用水性聚氨酯树脂涂料首先可以用于食品包装材料表面的涂装，如罐头、瓶子、袋子等。还可以用于药品包装材料，如药品瓶、药品袋等。最后还可以用于化妆品包装材料的表面涂装。如化妆品瓶、化妆品盒等。这些材料的包装都需要具有防潮、防油、耐磨、防伪和无毒无害等特性，而水性聚氨酯树脂涂料的运用可以有效解决这些问题。5.在纺织品涂料中的应用水性聚氨酯树脂在纺织品涂料中的应用越来越广泛，主要应用于面料和皮革等纺织品的涂覆和加工中。其应用主要表现在以下几个方面：（1）水性聚氨酯树脂可以用于制备纺织品涂层。涂层是一种能够为纺织品提供多种功能的薄膜，例如防水、防污、防折、抗氧化、抗紫外线等功能。水性聚氨酯树脂具有优异的耐水性和耐化学性，可以为纺织品提供良好的防水、耐污和耐磨损等性能，因此被广泛应用于纺织品涂层的制备中。（2）水性聚氨酯树脂可以用于制备纺织品胶粘剂。胶粘剂是一种能够将纺织品与其他材料粘结在一起的物质。水性聚氨酯树脂具有良好的粘结性能和耐水性能，可以用于制备高粘结强度、高耐水性的纺织品胶粘剂，广泛应用于纺织品、皮革和鞋材等领域。6.水性聚氨酯树脂在玻璃涂料中的应用（1）水性聚氨酯树脂可以用于制备玻璃涂层。涂层是一种能够为玻璃表面提供多种功能的薄膜，例如耐磨、耐候、隔热、隔音、防紫外线等功能。水性聚氨酯树脂具有良好的耐化学性和耐候性，可以为玻璃提供耐久性、保护性和美观性等性能，因此被广泛应用于玻璃涂层的制备中。（2）水性聚氨酯树脂可以用于制备玻璃胶粘剂。胶粘剂是一种能够将玻璃与其他材料粘结在一起的物质。水性聚氨酯树脂具有良好的粘结性能和耐水性能，可以用于制备高粘结强度、高耐水性的玻璃胶粘剂，广泛应用于玻璃幕墙、家居建材、汽车等领域。（3）水性聚氨酯树脂还可以用于制备玻璃涂料和胶粘剂的加工助剂。加工助剂可以提高玻璃涂料和胶粘剂的加工性能和涂覆性能，从而提高产品的质量和效率。水性聚氨酯树脂的加工助剂可以提高涂层的流动性和抗粘性能，提高胶粘剂的黏度和稳定性。四、水性聚氨酯树脂未来发展趋势未来，随着环保意识的不断提高和法律法规的不断加强，水性涂料的市场需求将会不断增加，因此水性聚氨酯树脂在工业水性涂料中的运用也将会得到进一步发展。以下是水性聚氨酯树脂在工业水性涂料中的未来发展趋势。第一，水性聚氨酯树脂更加绿色化和可持续性。随着环保意识的提高，水性涂料的市场需求将会不断增加。因此，未来水性聚氨酯树脂的开发将会更加注重绿色化和可持续性，以满足市场需求。第二，更加高性能化。未来，水性聚氨酯树脂的开发将会更加注重提高其物理性能、化学稳定性和耐用性等方面的性能，以满足不同工业领域的需求。第三，更加低VOC化。随着VOC排放标准的不断提高，未来水性聚氨酯树脂的开发将会更加注重降低其VOC排放，以满足环保标准。第四，自修复性。未来，水性聚氨酯树脂的开发将会更加注重提高其自修复性能，以延长涂料的使用寿命，降低维护成本。第五，高温耐受性。随着科技的发展，水性聚氨酯树脂的开发将会更加注重提高其高温耐受性能，以适应高温环境下的应用需求。五、结语综上所述，水性聚氨酯树脂在工业水性涂料中的应用越来越广泛，已经成为一种具有良好性能和广泛应用前景的新型涂料材料。与传统有机溶剂型涂料相比，水性聚氨酯树脂不仅具有环保、安全、健康等优势，而且还具有更好的物理性能、化学性能和工艺性能，能够满足不同领域对涂料性能和环保要求的需求。在工业水性涂料中，水性聚氨酯树脂主要应用于高档家具、建筑、汽车、船舶、电子等领域，如木器涂料、金属涂料、塑料涂料、地坪涂料等。随着工艺和技术的不断进步，水性聚氨酯树脂在工业水性涂料中的应用前景将更加广阔，有望成为未来涂料市场的主流产品之一。参考文献：1杨建军，陈春俊，吴庆云，曹忠富，吴明元，张建安.水性聚氨酯树脂在工业水性涂料中的应用进展J.化学推进剂与高分子材料，2017，15(01):1-7.2孔志元.水性聚氨酯树脂在工业涂料领域中的应用（续）J.涂料技术与文摘，2013，34(02):11-18+30.3孔志元.水性聚氨酯树脂在工业涂料领域中的应用J.涂料技术与文摘，2013，34(01):18-24+30.4魏志华，张蕾，李培环，孙吉涛.水性聚氨酯在工业涂料中的应用J.涂料技术与文摘，2008(10):25-28.5鲍俊杰，周海峰，饶喜梅，许戈文.水性聚氨酯树脂改性研究及应用进展J.中国涂料，2006(09):45-48+12.