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J I A N G S U U N I V E R S I T Y 涂料及粘结剂化学结课论文 聚氨酯涂料研究进展 学院名称： 材料科学与工程学院 专业班级： 高分子1201 学生姓名： 学 号： 指导教师姓名： 2015年 12 月 聚氨酯涂料研究进展 摘要：聚氨酯涂料因其良好的性能，已经广泛地应用工业设施和民用装饰等各个领域，在涂料行业中占有非常重要的位置。本文简要叙述了聚氨酯涂料的组成、合成、主要应用，展望了聚氨酯涂料的发展方向。 关键词：聚氨酯 涂料 树脂 合成 应用 1.引言 聚氨酯(PU)是一种有优异性能的高分子材料，以低聚多元醇为软段，扩链剂和异氰酸酯为硬段的嵌段化合物[]，其化学结构中含有氨基甲酸酯、脲键、醚键和脲基甲酸酯键等多种极性键，给予了它优良的成膜性能和粘结性。聚氨酯具有柔韧性、耐磨性、低温性、耐化学品性和粘结性好的优点。 聚氨酯涂料的发展历史 聚氨酯技术兴起于德国，1937年，奥托拜耳先生发明聚氨酯，给聚氨酯化学的发展奠定了基础，开发出适合不同用途需要的聚氨酯技术。自 1955 年以来，拜耳公司已把各种单体和聚合的异氰酸酯、聚醚、聚酯及丙烯酸酯应用于聚氨酯涂料的生产中。1965年抗褪色双组分聚氨酯涂料在飞机和火车机身中应用；1987 年作水性成膜物使用；1994年水性双组分聚氨酯体系投入使用。 3.聚氨酯涂料的制备方法 根据所用原料的不同，一般可将聚氨酯涂料分为聚酯型和聚醚型两类。多异氰酸酯聚合物也称作聚氨酯预聚物，主要包含缩二脲和三聚体（异氰脲酸酯）、聚氨酯加成物[]。典型的聚氨酯加成物是通过TMP（三羟甲基丙烷）和TDI反应制备。这种预聚物的应用面广应用量大。当前，国内TDI加成物产品的产品粘度、色泽和涂膜性能都已经达到国外水平，但残留于产品中TDI单体含量比较高需进行调整工艺、配方来降低加成物中残留TDI 含量的继续研究。据媒体报道称，日本旭化成公司利用一种多元醇醚与 HDI 反应制备HDI 加成物，其涂膜弹性得到较好提高，即使在-30℃也可以保持优异的柔韧性，并应用于橡胶涂料[]。HDI主要在制备缩二脲中运用，如BASF 、德国拜耳等公司都有生产这类型产品[]。HDI 缩二脲主要用于建筑、大型客车、高级木器、飞机等要求耐候性较好的装饰与保护。 HDI 二聚体本身不够稳定， 如果采用特种催化剂也可合成 HDI 二聚体， 主要用来制备高固含量涂料， 其性能较HDI 缩二脲而言更优。 聚氨酯双组分树脂合成涂料的成膜过程是： 主剂（－OH）、固化剂（－NCO）两组分中的高分子化学成分发生化学反应而成膜。所以在实际施工中不能随意增减固化剂的份量，增多会使涂膜易起泡、发脆等； 减少会使不干、硬度不够、涂膜发软、耐划伤性不好。在市场销售的产品当中也存在单组分的PU漆，它是利用含－NCO 基团的树脂吸收空气中的水汽（－OH）来发生反应，它的固化机理是相同的。优点是：硬度高，耐热、耐磨、耐热、耐水性好，固含量50%～70%，施工效率高，涂装成本低，丰满度好，应用范围广。聚氨酯漆是用多羟基化合物和多异氰酸反应而制得，它不烘烤也可以达到烘烤漆的性能[]。通过改进配方，聚氨酯的涂膜可以做可以制成柔韧性优异的弹性涂膜，也可做成成高硬度的涂膜，极大的增加聚氨酯涂料的应用范围。但其施工环境要求比较高，漆膜损坏不容易被修复，配漆后使用时间受到限制，必须打磨层间，配比要求十分严格[]。 3.聚氨酯涂料及其应用 3.1聚氨酯汽车涂料 汽车保护膜材料的性能要求是：耐久性好、韧性好、不受温度和气候变化影响，即使曝露在户外阳光下许多年后也不开裂泛黄；有较好的光泽、良好的耐水性、快干、耐老化性和耐溶剂性。光学透明度极好，光透过率高达 94%[]，而低于 1%的雾浊水平，透过保护膜能够显示出汽车涂层原本的颜色。汽车修补漆还要求能够低温固化。正好双组分聚氨酯涂料能满足这些要求。由多异氰酸酯和丙烯酸酯多元醇组成的双组分聚氨酯涂料，能低温或室温烘烤固化，能够用于汽车的 塑料、 金属、木材以及其它底材上[]。这类型的涂料使用了比较多的挥发性有机溶剂，因此对环境产生了严重危害。然而当中的水性双组分聚氨酯涂料含羟基组分中通常要加入 催化剂、流平剂、增稠剂、消泡剂、光稳定剂和有机共溶剂等助剂， 再和多异氰酸酯组分混合后，加水调整黏度，用喷涂法施工。水乳化型聚氨酯双组分涂料的性能，比如干燥光泽、时间、耐溶剂和硬度性基本上达到了溶剂型涂料的要求。聚氨酯涂料在保光性和颜色方面的性能尤其突出，具有十分良好的耐化学品性、优异的耐候性和物理机械性能，漆膜的颜色丰满，鲜映性和流