涂料及粘结剂论文-聚氨酯涂料研究进展.doc

JIANGSUUNIVERSITY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：31207050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[[]王武生,潘才元,曾俊等.高分子学报,2000,(3):319～324.]，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[[]中国涂料工业协会,全国涂料工业信息中心.中国涂料工业年鉴.1998-2001.]。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[[]赵金榜.聚氨酯涂料的发展和我国面临的挑战[J].现代涂料与涂装,2000(2):35-37.]。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[[]刘意,张力,刘敬芹,等.聚氨酯涂料的研究进展[J].辽宁化工,2002,31(3):107-112.]。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[[]李绍雄,刘益军.聚氨酯树脂及其应用[M].广州:广东科技出版社,2001.]。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[[]王平华,伍胜利,王文英.水性聚氨酯树脂的改性技术[J].涂料工业,2005,35(5):39-44.]。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%[[]李建宗,李士杰.国外水性聚氨酯研究进展[J].中国胶粘剂,1997,6(5):44-50.]，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[[]黄水华,陈正国,王国成,等.聚氨酯乳液技术进展[J].湖北化工,1998,(1):4-6.]。这类型的涂料使用了比较多的挥发性有