双组分聚氨酯涂料的制备及其性能研究.pdf

摘要

摘要

目前，聚氨酯涂料市场依旧是以溶剂型双组分聚氨酯涂料为主，广泛应用于服

饰鞋类、民用建筑、市政工程、轨道交通、沿海港口设备防护等领域，也适用于中

高端工业防腐涂装领域，拥有优异防护和装饰作用。随着环保意识的提高，溶剂型

聚氨酯涂料将会被逐渐替代，但是高强度、高性能的溶剂型聚氨酯涂料依旧有市场

价值。因此，本文旨在研究双组分聚氨酯涂料中各种因素对涂层性能的影响；合成

性能优异的聚氨酯涂料的最佳配比；并与湿固化聚氨酯涂料进行横向对比研究。

本文首先用异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、聚醚二醇（N-220）和聚醚三醇（N-

330）为单体合成了一系列异氰酸根指数（R值）不同的湿固化聚氨酯涂料

（MCPU）。研究发现，随着R值的增大，涂膜的拉伸强度从2.3MPa增加到6.6MPa，

断裂应变从693%下降到295%；MCPU膜表面的接触角逐渐下降，耐水性下降；涂

膜的热稳定性先升高后降低。加入纳米二氧化硅后，涂层力学性能有明显提升。

然后，以异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、聚醚二醇（N-220）和聚醚三醇（N-330）

为单体合成了一系列异氰酸根指数（R值）不同、两种聚醚多元醇摩尔比不同的双

组分聚氨酯预聚体。然后和由4,4-次甲基-双(2-氯苯胺)（MOCA）与聚醚三醇（N-

330）组成的固化剂组分反应制备R总=1.1的双组分聚氨酯-聚脲涂料（PUU）。探究

PUU涂膜性能与R值、多元醇摩尔比之间的关系。经过研究发现，随着R值的增大，

双组分聚氨酯-聚脲膜的拉伸强度从0.79MPa增加到2.70Mpa，断裂应变从813%下

降到307%；水接触角下降，涂膜耐水性下降；铅笔硬度逐渐增加，涂层的耐磨性提

高。随着聚醚二醇和聚醚三醇摩尔比的增大，涂料的拉伸强度从3.25MPa降低到

0.73MPa，断裂应变从352.46%增加到484.22%；涂膜的水接触角明显增加，当两种

聚醚醇摩尔比达到3:1时，接触角最大，耐水性最好；PUU涂膜的附着力随着摩尔

比增大而不断提高，聚氨酯薄膜断面形貌从平整光滑变成了褶皱明显并有撕裂纹路

的粗糙平面，涂膜热稳定性提高。

由有机硅消泡剂与CaO组成的复合消泡剂可以有效解决涂料的起泡问题，0.8~1%

的添加量效果最佳；无机填料纳米二氧化硅的加入，明显提升了涂膜的力学强度；

催化剂辛酸亚锡的质量分数在0.7~1.1%之内效果最好，既提高体系反应速率，降低

反应时间，又留有充足的成膜干燥时间。

双组分聚氨酯涂料相比单组分聚氨酯有明显优势。固化时间短；力学性能可以

根据需求随意调节；膜表面疏水性能优异，耐水性强；与基材附着力强。

关键词：双组分聚氨酯聚脲湿固化聚氨酯聚氨酯涂料

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Abstract

Abstract

Atpresent,thepolyurethanecoatingmarketisstilldominatedbysolvent-basedtwo-

componentpolyurethanecoatings,whicharewidelyusedinclothingandfootwear,civil

construction,municipalengineering,railtransportation,coastalportequipmentprotection

andotherfields,butalsoforthehigh-endindustrialanti-corrosioncoatingfield,with

excellentprotectionanddecorativeeffect.Asenviro