第一篇：淺析水性聚氨酯涂料研究進展論文

隨著人們環保、能源意識的增強,特別是各國環保法規對涂料體系中有機揮發物(VOC)含量的嚴格限制, 促進了水性涂料為代表的低污染型涂料的發展。水性涂料是以水為分散介質的一類涂料,具有不燃、無毒、不污染環境、節省能源和資源等優點。水性聚氨酯涂料將聚氨酯涂膜的硬度高、附著力強、耐磨蝕、耐溶劑性好等優點與水性涂料的低VO C含量相結合,且聚氨酯聚合物具有裁剪性,采用分子設計原理,結合新的合成和交聯技術,能有效控制涂膜聚合物的組成和結構,使水性聚氨酯涂膜性能相當于甚至優于傳統溶劑型涂料,成為發展最快的涂料品種之一。聚氨酯水分散體涂料

1.1 水性聚氨酯分散體的合成聚氨酯(PU)水分散體的制備多采用聚合物自乳化法,即在聚合物鏈上引入適量的親水基團,在一定條件下自發分散形成乳液。根據擴鏈反應不同,自乳化法可分為: 丙酮法、熔融分散法、預聚體分散法和酮亞胺法等,其中丙酮法和預聚體分散法較為成熟。丙酮法的擴鏈反應在均相體系中進行, 易于控制,重復性好,乳液質量高,適應性強。但需回收丙酮溶劑,生產效率低、能耗大。預聚體分散法的擴鏈反應在非均相體系中進行,無需使用大量的有機溶劑,可制備有支化度的聚氨酯乳液。近年來聚氨酯水分散體的研究熱點有:(1)以脂肪族異氰酸酯單體為原料,采用預聚物混合工藝,研究軟段多元醇的分子量、親水離子含量和聚氨酯預聚物分子量等對聚氨酯分散體的粒子結構、形態、穩定性和涂膜物理力學性能等的影響,在宏觀物性上探討聚氨酯水分散體的結構與性能的關系,在產品開發與應用方面作了大量工作;(2)系統研究擴鏈劑種類、擴鏈工藝、中和度、介質介電常數等對分散體形態和結構影響,研究分散體的流體力學行為,并采用熱分析技術,研究分散體涂膜的降解動力學;(3)相繼出現了采用軟段離子化和離子化擴鏈劑等合成分散體的新方法,如魏欣[4 ]等采用含叔胺基聚醚合成系列聚氨酯離聚物, Wei等采用離子化的聚氧乙烯化胺(N PEO)制備以N PEO為內乳化劑的聚氨酯水分散體。水性聚氨酯分散體的制備工藝涉及到脲鏈段的生成,有機溶劑的大量消耗,特殊的封端反應, 過量的NCO基含量及特別的反應物(如離子型擴鏈劑),其共同缺點是合成工藝復雜,質量可控性差,因此,探索易于控制的水性聚氨酯分散體的合成方法成為該領域的研究熱點。聚氨酯分散體涂料的改性研究

聚氨酯乳液的自增稠性差、固含量低、乳膠膜的耐水性差、耐溶劑性不良、硬度、表面光澤度低等,交聯改性可以進一步提高聚氨酯水分散體涂料的機械性能和耐化學品性能。首先,通過選用多官能度的合成原材料如多元醇、多元胺擴鏈劑和多異氰酸酯交聯劑等合成具有交聯結構的水性聚氨酯分散體。其次,添加內交聯劑,如碳化二亞胺、甲亞胺和氮雜環丙烷類化合物,在堿性條件下相當穩定,在聚氨酯乳液中能穩定存在,涂膜在干燥過程中由于水及中和劑的揮發,使得膠膜中的pH值下降,交聯反應得以進行。另外熱活化交聯是由封端型異氰酸酯乳液與聚氨酯乳液混合形成穩定的單組分乳液,干燥后進行熱處理能使高反應性的N CO基團再生,與聚氨酯分子所含的活性氫基團(如羥基、胺基、脲基、聚酯基)反應形成交聯的涂膜。自動氧化交聯的水性聚氨酯,是將含不飽和鍵的植物油或其脂肪酸引入其分子鏈中,由金屬催干劑(如鈷、錳、鋯鹽)來催化自交聯,其原理與自干性醇酸相同。

復合改性也可提高聚氨酯乳液的性能,包括環氧樹脂、有機硅和丙烯酸酯復合改性。許戈文等通過環氧改性水性聚氨酯,將環氧樹脂較高的支化度引入到聚氨酯主鏈上,提高乳液涂膜的附著力、干燥速率、涂膜硬度和耐水性。王武生等采用氨基丙基三乙氧基硅烷與多異氰酸酯反應合成端硅氧烷聚氨酯預聚體,然后分散于水中,依靠硅氧烷水解縮合擴鏈交聯制備交聯水分散聚氨酯。研究發現這種硅氧烷封端的聚氨酯水分散體形成的涂膜具有優良的耐水性,其涂膜的硬度、抗拉強度隨硅含量的增加而上升,具有優良的力學性能。丙烯酸酯改性聚氨酯乳液(PU A)可將聚氨酯的較高的拉伸強度和沖擊強度、優異的柔性和耐磨損性能與丙烯酸樹脂的良好附著力、較低的成本有機地結合,制備出高固含量、低成本的水性樹脂,降低加工能耗。PUA乳液的制備方法較多,主要包括: 物理共混;合成帶C= C雙鍵的不飽和氨基甲酸酯單體和丙烯酸酯單體共聚;采用PU乳液作種子,進行種子乳液聚合;封端PU 乳液與含羥基的丙烯酸樹脂乳液聚合;也有采用接枝互穿網絡(IPN)進行改性。新型的PUA復合乳液主要集中在有關PU A的互穿聚合物膠乳、核/殼乳液、超濃乳液、封端型乳液等的合成與性能研究,而該領域具有核殼結構微乳液的結構與性能關系的研究尤受重視。雙組分水性聚氨酯涂料

雙組分水性聚氨酯涂料由含有活潑異氰酸基團的固化劑組分和含有可與異氰酸基團反應的活潑氫(羥基)的水性多元醇組分組成,分述如下。

2.1 水性多元醇體系

水性雙組分聚氨酯涂料的多元醇體系必須具有分散功能,能將憎水的多異氰酸酯體系很好地分散在水中,使得分散體粒徑足夠小,保證涂膜具有良好的性能。水性雙組分聚氨酯涂料的多元醇有分散體型多元醇(粒徑小于0.08μm)和乳液型多元醇(粒徑在0.08 μm～ 0.5μm之間)。乳液型多元醇的制備采用乳液聚合技術,具有工藝簡單、成本低的優點;乳液型多元醇的分子量較高,對多異氰酸酯固化劑的分散能力較差;為了改善涂膜的外觀,必須采用親水改性的多異氰酸酯固化劑,或采用高剪切力混合設備。

分散體型多元醇的制備一般是在有機溶劑中合成含有親水離子或非離子鏈段的樹脂,通過相轉移將樹脂熔體或溶液分散在水中得到。其優點為聚合物的分子量及其分子量分布易于控制。但分散體多元醇粘度較大,其施工固體含量較高,引入的親水單體會降低雙組分涂膜的耐水性。根據化學結構分散體型多元醇可分為:聚酯分散體多元醇,丙烯酸分散體多元醇和聚氨酯分散體多元醇。丙烯酸分散體多元醇具有較低的分子量,較高的羥基官能度,配制的涂膜交聯密度較高,具有良好的耐溶劑性、耐化學品性和較好的耐侯性,但涂膜的干燥速度較慢。聚酯分散體多元醇配制的雙組分涂料具有良好的流動性,涂膜光澤較高,適用于配制高光色漆。其缺點是聚酯分子鏈的酯鍵易水解,聚合物鏈易產生斷裂。將丙烯酸聚合物接枝到聚酯分子鏈上制備聚酯-丙烯酸復合分散體多元醇,可以提高聚酯鏈的耐水解性,該多元醇配制的雙組分涂料將聚酯的軟鏈段和丙烯酸樹脂的硬鏈段結合在一起,有利于涂膜的硬度和柔韌性保持良好平衡。聚氨酯分散體多元醇配制的雙組分涂料具有優異的物理力學性能和耐化學性能,而且可通過調整氨基甲酸酯鍵的濃度來裁剪涂膜性能。因此,聚氨酯多元醇分散體是理想的雙組分聚氨酯涂料的羥基組分。

2.2 多異氰酸酯體系選擇

用于雙組分水性聚氨酯涂料體系的固化劑有: 親水改性多異氰酸酯固化劑、低粘度多異氰酸酯固化劑和較難與水反應的固化劑。脂肪族異氰酸酯的二聚體和三聚體是聚氨酯涂料常用的固化劑,環狀的三聚體具有穩定的六元環結構及較高的官能度, 粘度較低,易于分散,具有較好的涂膜性能;縮二脲固化劑由于粘度較高,不易分散,較少直接應用于水性雙組分聚氨酯涂料。為了提高多異氰酸酯固化劑在水中的分散能力,常采用親水基團對其進行改性。適合的親水組分有離子型、非離子型或二者的結合,這些親水組分與多異氰酸酯具有良好的相容性,作為內乳化劑幫助固化劑分散在水相中,降低混合剪切能耗。其缺點在于親水改性消耗了固化劑的部分N CO 基,降低了固化劑的官能度,增加了體系的親水性。第三類固化劑為叔異氰酸酯固化劑 ,如偏四甲基苯基二異氰酸酯與三羥甲基丙烷的加成物,其主要特點為固化劑的N CO基與水反應的速度非常慢,可制備無氣泡涂膜,但其玻璃化溫度高,需玻璃化溫度較低和乳化能力較強的多元醇與其配制。

2.3 雙組分水性聚氨酯涂料的成膜

水性雙組分聚氨酯涂料的成膜初期為物理干燥成膜,隨著水分的蒸發,分散體或乳液粒子凝聚, 聚合物鏈相互擴散和反應。影響因素有: 其一,水分的蒸發量, 蒸發量越大,物理成膜時間越長,水分的蒸發量由涂料的施工固含量決定;同時,環境溫度和濕度影響水分的蒸發速率。其二,多元醇和固化劑的粘彈性影響粒子的凝聚過程,粘彈性由聚合物的玻璃化溫度、極性、分子量和溶劑或增塑劑含量決定。最后,聚合物粒子之間的排斥力,起穩定乳液粒子的作用,乳液粒子相互接觸,必須克服粒子之間的排斥力。化學干燥過程比較復雜,涉及到固化劑的NCO 基與多元醇的羥基、水和穩定聚合物粒子的羧基等反應,反應速率取決于施工環境的溫度、濕度、反應體系中催化劑含量和基團的反應活性等。

水性雙組分聚氨酯涂料體系的固化反應可分為主反應和副反應,以丙烯酸分散體多元醇和親水改性的多異氰酸酯固化劑組成的雙組分水性聚氨酯體系為例,體系含有胺中和劑和羥基功能化的共溶劑,主反應為多元醇與固化劑反應形成氨基甲酸酯聚合物,副反應包括固化劑可能與共溶劑或中和劑的羥基、胺基、多元醇的羧基及水反應,如Fig.1所示。固化劑與水的副反應生成胺和二氧化碳,胺立即與N CO基反應形成脲,隨著水分的蒸發和涂膜的形成,二氧化碳會溶解在涂膜中或以氣體形式釋放。多元醇的羧基與N CO基的反應生成酰胺,但反應速度較小;胺中和劑脫離涂膜后,羧基可能和羥基反應,該反應極大消除涂料體系的親水性,改善涂膜的耐水性。采用FT-IR光譜或13 C-NMR光譜可以檢測各反應之間的競爭。為了補充副反應消耗的N CO基,常采用過量的多異氰酸酯固化劑以保證涂膜優異性能。

施工環境和固化條件決定主反應和副反應程度。室溫下水分的蒸發相對較快, 30 min內水分在涂膜中的濃度下降到2% ～ 3% ,最終的平衡濃度為1%左右。相對于水分的蒸發速率,涂膜的N CO基的降低速率較慢,室溫下30min,只有6% 的NCO基參與反應, 24 h后參與反應的N CO基增大到90% , 完全反應需要幾天。環境溫度對干燥過程有重要作用,室溫固化過程約有60% 的NCO基與水反應形成脲, 而130℃干燥30 min與水反應的N CO基含量降45低到10%。隨著固化溫度升高,生成氨基甲酸酯的含量越多,副反應程度越低。

2.4 水性雙組分聚氨酯體系的缺陷

通常選擇合適的水性多元醇和固化劑配制雙組分水性聚氨酯涂料,其涂膜的光澤、硬度、耐化學性能及耐久性可與溶劑型雙組分相當。但目前許多水性雙組分聚氨酯涂料具有不同的缺陷,有的還嚴重限制了雙組分涂料的應用,Tab.1列出了雙組分水性聚氨酯涂料的缺陷。水性涂料的主要缺陷在于厚膜中易形成氣泡和微泡,這是噴涂過程中空氣殘留在涂膜中引起的。水性雙組分聚氨酯涂料更有可能形成氣泡,因為涂膜形成過程中產生二氧化碳以及隨涂膜粘度的增大二氧化碳會滯留在涂膜中所致;二氧化碳的產生來源于NCO基與涂膜中水分的反應。Nabuurs研究發現,對于丙烯酸乳液多元醇,涂膜中二氧化碳氣泡產生量主要取決于合成丙烯酸乳液的羧基單體類型、N CO /O H及涂膜中水分的含量。采用甲基丙烯酸或丙烯酸單體進行乳液聚合,總有部分羧基單體聚合形成羧酸聚合物溶解在水相中,與固化劑成膜時形成吸濕區,涂膜產生大量的二氧化碳氣泡;而采用丙烯酸U羧乙酯為羧基單體時,羧基單體結合到聚合物鏈上,涂膜中不存在吸濕區,因此能形成無泡涂膜。當然,二氧化碳氣泡的消除和無缺陷涂膜的形成機理,還有待于進一步研究。水性聚氨酯涂料的應用與展望

高性能與低VO C含量相結合的水性聚氨酯涂料具有廣闊的應用前景。以脂肪族多異氰酸酯為交聯劑的新型水性雙組分聚氨酯涂料,涂膜干燥速度快,光澤高,外觀好,具有良好的力學性能,耐化學品性能和耐侯性等, 其VO C含量相當于溶劑型雙組分聚氨酯涂料的20% ,可取代溶劑型雙組分聚氨酯涂料廣泛應用于汽車面漆、汽車修補漆、木器涂料、皮革涂料。此外水性聚氨酯涂料還能應用于塑料涂料、工業涂料和腐蝕保護涂料,滿足不同的性能要求。

隨著對水性聚氨酯結構、性能、成膜過程的反應機理等進一步研究,結合新的水性多元醇聚合物的合成技術, 水性聚氨酯涂料將會變得方便施工,涂膜性能易于設計和優化,以滿足特殊用途。水性聚氨酯涂料的研究方向為: 進一步完善和發展高性能無缺陷水性聚氨酯涂料體系;依靠聚氨酯分子的可裁剪特性,在聚氨酯鏈上引入特殊功能的分子結構如含氟、含硅聚合物鏈,賦予聚氨酯涂膜多功能性;進一步開拓水性聚氨酯涂料的應用領域,如水性雙組分聚氨酯涂料可作為特殊柔軟感涂料,其涂膜表面柔軟無光,具有從橡膠到絲絨觸感,應用于汽車內部塑料儀器表面的涂裝。其涂膜具有耐溶劑性、耐化學品性、耐清潔劑擦洗性,涂膜不必很硬,必須具有良好的柔韌性,低溫彈性,對塑料具有良好的附著力。涂膜的耐化學性和柔軟感取決于合適的親水改性多異氰酸酯固化劑與高分子量的聚氨酯分散體和低分子量的聚脂-聚氨酯復合多元醇的復配。

第二篇：水性涂料的應用及研究進展

九江學院化學與環境工程學院專科論文

JIU JIANG UNIVERSITY

畢 業 論 文

題 目 水性涂料的應用及研究進展

英文題目 Application and research progress of Waterborne Coatings

院 系 化學與環境工程學院 專 業 精細與化學品生產技術 姓 名 汪洋 年 級 B1311 指導教師 付小蘭

二零 15 年 11 月

目錄

九江學院化學與環境工程學院專科論文

摘要

低碳環保是現今社會都在追求潮流，水性涂料及其產品符合低碳環保的要求所以發展潛力巨大。與傳統溶劑型涂料相比，水性涂料具有環保和性能優異等特點，成為涂料工業的發展主流。隨著環保概念的普及，環保涂料已經成為家具市場新的選擇，水性涂料將會得到越來越多消費者的認可，但是因其價格、裝飾效果等諸多原因影響，水性涂料未能夠成為市場上的主流產品，而其助劑是水性涂料不可缺少的組分，助劑的產品質量和發展水平也從一個側面反映涂料產品質量和水平。本文分別從概念、發展歷程、工藝流程、應用、發展趨勢幾方面對水性涂料進行了說明和總結,同時指出了水性涂料存在的問題，并對我國的水性涂料前景進行了展望。

關鍵詞：低碳環保 ；水性涂料；溶劑涂料；樹脂

九江學院化學與環境工程學院專科畢業論文（設計）水性涂料的簡介

凡是用水作溶劑或者作分散介質的涂料，都可稱為水性涂料，又稱水基涂料。水性涂料的組成為水性樹脂、顏填料助劑、中和劑、水等。水性涂料與溶劑型涂料的組成大體相同，但水性涂料需用的助劑更多，配方更復雜。由于水作為分散劑或溶劑，水性涂料存在如下優點：（1）節約資源，消除了施工時的火災危險性，降低了對環境的污染。（2）在溫表面和潮濕環境中可直接涂覆施工。（3）電泳涂裝使涂膜均勻、平整、展開性好，具有很好的防護性能。（4）涂裝工具可用水清洗，能大大減少清洗溶劑的消耗[4]。

1.1 水性涂料的發展歷程

涂料工業屬于近代工業，但涂料本身卻有著悠久的歷史。中國是世界上使使用天然樹脂作為成膜物質的涂料——大漆最早的國家。早期的畫家使用的礦物顏，是水的懸浮液伙食用水或清蛋白來調配的，這就是最早的水性涂料。真正懂得使用溶劑，用溶劑來溶解固體的天然樹脂，制得快干的涂料是19世紀中葉才開始的[5]。所以從一定意義上講，溶劑型涂料的使用歷史遠沒有水性涂料那么久遠。最簡單的水性涂料是石灰乳液，大約在一百年前就曾有人計劃向其中加入乳化亞麻仁油進行改良，這恐怕就是最早的乳膠漆。從20世紀30年代中期開始，德國開始把聚乙烯醇作為保護膠的聚醋酸乙烯酯乳液作為涂料展色使用。

到了50年代，純丙烯酸酯乳液在歐洲和美國就已經有限售，但是由于價格昂貴，其產量沒有太大增加。進入60年代，在所有發展的乳狀液中，最為突出的是醋酸乙烯酯-乙烯，醋酸乙烯酯與高級脂肪酸乙烯共聚物也有所發展，產量有所增加。70年代以來，由于環境保護法的制定和人們環境保護意識的加強、各國限制了有機溶劑及有害物質的排放，從而使油漆的使用受到種種限制。75%的制造油漆的原料來自石油化工，由于西方工業國家的經濟危機和第三世界國家調整石油價格所致，在世界范圍內，普遍要求解約能源和解約資源。基于上述原因，水性涂料，特別是乳膠漆，作為代油產品越來越引起人們的重視。水性涂料的制備技術進步很快，特別是乳液合成技

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度。但是近年來，隨著我國經濟的迅速發展，開放程度的進一步提高，與世界經濟的接軌和資源日趨緊張，以及人們對環保和身體健康的重視，水性涂料在我國已面臨良好的發展機遇。

1.2 水性涂料生產工藝流程

水性涂料的生產過程就是將各種組分的原材料按一定的順序投入，分散均勻的過程，一般乳膠漆的生產工藝包括3個部分：

1.漿料的制備：首先將水、分散劑、消泡劑、防腐劑等液體物料投入分散罐中，攪拌均勻，在攪拌狀態下將著色顏料和體質顏料依次投入，并加速分散20~40分鐘； 2.水性涂料配制：在調漆罐中投入乳液，再加入增稠劑、PH調節劑、防凍劑、成膜助劑、消泡劑等助劑，攪拌15分鐘左右，至完全均勻后，檢測出料[7]； 3.涂料過濾及產品包裝：在乳膠漆的生產過程中，由于少部分顏（填）料尚未被分散，或因破乳化成顆粒，或有雜質存在于涂料中，因此此時的涂料需經過濾除去粗顆粒和雜質才能獲得質量好的產品，可根據產品的要求不同，選用不同規格的篩網及不同容器包裝，并做好計量，這樣才能得到最終的產品。

水性涂料配制中的要點：

1.配方材料應盡可能選用分散性好的顏料和超細填充料，從而在穩定提高產品質量的前提下，取消研磨作業，簡化生產工藝，提高生產效率；

2.在前期分散階段，可預先投入適量HEC，不僅有助于分散，同時防止或減少漿料沾壁現象，改善分散效果；

3.在液體增稠劑加入之前，應盡量用3~5倍水調稀后，在充分攪拌下緩慢加入，從防局部增稠劑濃度過高使乳液結團或形成膠束，增稠劑可放在漿料分散后投入到漿料中充分攪拌以免出現上述問題；

4.消泡劑的加入方式一半加到漿料中去，另一半加到配漆過程中，這樣能使消泡效果更好；調漆過程中，攪拌轉速應控制在200~400r/min以防生產過程中引入大量氣泡，影響涂料質量。

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交聯型，都存在單組分與雙組分兩種體系。水性聚氨脂涂料除具備溶劑型聚氨脂涂料的優良性能外，還具有難燃、無毒無污染、易貯運、使用方便等優點．

目前，水性聚氨脂涂料的發展主要還受到原材料、固化劑、封閉劑、交聯劑等的限制．因此，研制相應的原材料和助劑也是發展水性聚氨脂涂料的關鍵．

2.水性環氧樹脂涂料工業[16]

水性環氧樹脂涂料是由雙組份組成：一組份為疏水性環氧樹脂分散體（乳液）；另一組份為親水性的胺類固化劑，其中的關鍵在于疏水性環氧樹脂的乳化．美國一家公司生產一種KNT501水性環氧-聚酯涂料．該涂料施工方法簡單，可在流水線上作業，特別適合于大槽浸涂．槽液無結皮現象、漆膜平整光滑、豐滿度高、具耐鹽霧性，可防護涂飾件的內腔腐蝕．水性環氧樹脂涂料可廣泛地用作高性能涂料、設備底漆、工業廠房地板漆、運輸工具底漆、汽車維修底漆、工業維修面漆等。

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3.3水性金屬防腐涂料[19]

目前，溶劑型金屬防腐涂料仍占重要地位。基于環境保護的要求，水性金屬防腐涂料發展非常迅速。金屬防腐涂料重點在于解決提高面層涂料的耐火和超厚型涂裝。防腐涂料對成膜物有較高的要求，包括化學穩定性，漆膜結構，柔韌的機械性能等。要求樹脂對金屬腐蝕的相對指數盡可能高。美國防腐涂料用樹脂的比例最高是環氧樹脂，環氧樹脂是最重要的防腐涂料基料，防腐效果最理想。環氧樹脂在防腐涂料中的用量約占40%。其它樹脂占60%，包括聚氨醋、無機硅和乙烯樹脂等。環氧樹脂的主要缺點是低溫不固化，不利于低溫施工。聚氨醋樹脂可以低溫固化，性能比較全面，是很有發展前景的防腐涂料樹脂基料。

3.4水性木器涂料[20]

木器漆從桐油開始，具有長久歷史。后來發展了樹脂漆。包括聚氨酷漆、硝基漆、酚醛漆和不飽和聚醋漆等。國外水性木器漆研究較早，品種較多。美國威特克公司研制成功一種高固體分水性聚氨醋分散體，用于木質地板，高耐磨，含固40%。德國專利報導一種用于木器的含季銨基團的水溶性聚丙烯酸漆，氨基樹脂固化的丙烯酸樹脂木器用水性涂料。歐洲專利報導了作清漆的聚氨酯改性丙烯酸水性分散體。廣州市堅紅化工廠和廣州市涂料研究所開展了木器水性涂料的研制工作，研究了常溫交聯的，耐候的，防污染的，強附著力的，裝飾性優良的各種性能配方。并推出單組分門窗漆，雙組分交鏈型木器清漆和色漆以及地板漆等產品，其光澤，耐高溫、耐水及干燥速度等各項指標均接近國外同類產品水平，在國內處于領先地位。

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參 考 文 獻

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第三篇：聚氨酯研究進展

聚氨酯樹脂的研究進展

摘要：本文綜述了聚氨酯目前研究熱點，其中包括氟硅改性、水性化、非異氰酸酯聚氨酯和聚氨酯納米復合材料的研究，指出了聚氨酯未來研究方向。

關鍵詞：聚氨酯；氟硅改性；水性；非異氰酸酯；納米復合材料

Research progress of polyurethane

Abstract：This article reviews the current research focus of polyurethane, including fluorine-modified, water-based, non-isocyanate polyurethane and polyurethane nano-composites, demonstrating future research directions of polyurethane.Keyword: polyurethane;fluorine-modified;non-isocyanate;nano-composites

引言

聚氨酯樹脂(PU)是一種重要的合成樹脂，它具有優良的性能，如硬度范圍寬、強度高、耐磨、耐油、耐臭氧性能優良，且具有良好的吸振，抗輻射和耐透氣性能，具有高拉伸強度和斷裂伸長率，良好的耐磨損性、抗撓曲性、耐溶劑性，而且容易成型加工，并具有性能可控的優點；它的產品形態多樣，如泡沫塑料、彈性體、涂料、膠黏劑、纖維素、合成革等；因此廣泛應用于交通運輸、建筑、機械、家具等諸多領域。

1.氟硅改性

氟硅改性聚氨酯是目前研究的熱點之一，氟硅具有獨特的化學結構，其表面能較低，因此在成膜過程中向表面富集，可賦予改性聚合物涂膜優良的耐水、耐油污、耐候、耐高低溫使用性能以及良好的機械性能。常有兩種: 一種方法是將含有羥基或胺基的硅氧烷樹脂或單體與二異氰酸酯反應，將有機硅氧烷引到水性聚氨酯中，利用硅氧烷的水解縮合交聯來改善聚氨酯的性能；另一種方法是在環氧硅氧烷作為后交聯劑引入到體系中，形成環氧交聯改性聚氨酯體系。Cheng(Cheng, Zhang et al.2005)等人基于聚丙二醇（PPG），聚醚接枝聚硅氧烷（PE-PSI），2,4丁二醇（BDO）合成一個新穎的硅氧烷改性聚氨酯（PE-PSI）。Luo(Luo, Huang et al.2010)等人基于異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI），以二端羥烷基聚[甲基-（3,3,3-三氟丙基）]硅氧烷（PMTFPS）為軟段，聚己內酯（PCL）的混合軟段的基礎上，合成氟-硅氧烷改性聚氨酯系列。Linlin(Linlin, Xingyuan et al.2007)等以2,4-甲苯二異氰酸酯、二端羥丁基聚二甲基硅氧烷（DHPDMS）、聚四氫呋喃醚二醇、1,4-丁二醇為主要原料合成了系列的有機硅改性聚氨酯（Si-PU）。硅烷改性聚氨酯的研究十分活躍，以聚氨酯為主鏈通過硅烷封端改性，是一個重要的發展方向。Mahdi(Mahdi, Syed Z.Rochester Hills et al.2001)通過硅烷偶聯劑改性聚氨酯，提高了聚氨酯密封膠對玻璃的粘接性，而且不用底涂劑，甚至可膠接油漆面和有機物污染的表面。Sun, DX(Sun, Miao et al.2011)等用硅烷偶聯劑（SiCA）改性功能化的納米二氧化硅聚氨酯，提高其熱穩定性、硬度、耐水性和耐候性。Xu(Xu, Lu et al.2011)等利用2-三氟甲基-4,4'-二氨基二苯醚合成了一系列含氟聚氨酯彈性體，性能測定結果表明含氟聚氨酯彈性體具有較低的表面張力，更好的疏水性、熱穩定性、良好的機械性能和阻燃性能。

2.水性聚氨酯

20世紀60年代以來，溶劑型聚氨酯得到了廣泛的使用，然而有機溶劑使用時造成空氣污染，具有或多或少的毒性，水性聚氨酯以水為基本介質，具有不污染環境、節能、操作加工方便等優點，已受到人們的重視(仝鋒 2000;顏俊, 涂偉萍 et al.2001)。水性聚氨酯按照分散粒子是否帶電可分為離子型和非離子型, 而離子型水性聚氨酯按照聚氨酯主鏈上的帶電性質又可分為陰離子型、陽離子型和兩性離子型。LU(Lu, Tighzert et al.2005)等利用蓖麻油改性的水性聚氨酯與熱塑性淀粉共混，試驗表明，兩者具有較好的相容性，這種改性彌補了熱塑性淀粉的耐水性、物理機械性能方面的不足，為高性能的可降解淀粉塑料的研究提供了理論支持。Tyre(Tyre 2008)等人對作為木地板涂料的水性聚氨酯-丙烯酸混合物與油性產品的硬度、耐磨性和耐化學性坐了詳細比較。Zhang(Zhang W)等人以聚醚多元醇、聚酯多元醇、異氰酸酯、二羥甲基丙酸、三乙烷、羥乙基丙烯酸酯為原料，合成作為水性油墨連接料的水性聚氨酯乳液，制成的水性油墨不燃，無毒，無害，環境友好，既安全又節能。Yang.Z(Yang Z 2010)等人以水和非羥基溶劑作為混合溶劑，得到環硫氯丙烷單體和巰基改性聚氨酯混合水性乳液，該乳液可以用作高效、環保的工業廢水汞離子吸附劑。Lagiewczyk(Lagiewczyk and Czech 2011)等基于羥基聚丁二烯（HTPB），聚丙二醇（PPG），二羥甲基丙酸（DMPA）和異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）制備水性聚氨酯的壓敏粘合劑（PU-PSA），其具有低粘性，低附著力和良好的凝聚力。

3.非異氰酸酯聚氨酯

20世紀90年代開始, 發達國家重視非異氰酸聚氨酯（NIPU）的開發與應用，在歐美國家正逐步實現工業化，在涂料、彈性體、膠粘劑等行業的應用大有與常規異氰酸酯競爭之勢(Rokicki 2000;Figovsky and Shapovalov 2002;Yu, Yuan et al.2009)。NIPU由環碳酸酯齊聚物與胺類齊聚物反應制得, Garipov RM(Garipov, Sysoev et al.2003)等研究了環碳酸酯與胺的反應動力學特征。Kim(Kim, Kim et al.2001)等利用二氧化碳在相轉移催化劑（PTC）作用下與二縮水甘油醚和雙酚S的反應產物（DGEBS）反應制備二元環碳酸酯。Tamami(Tamami, Sohn et al.2004)等[利用環氧大豆油（ESBO）在催化劑作用下于110 ℃與二氧化碳反應合成大豆油環碳酸酯（CSBO），進而與胺類化合物反應可合成NIPU。Oleg Figovsky(Oleg Figovsky 2007)等研究了星形環碳酸酯的制備和其在合成星形羥基NIPU齊聚物、星形NIPU、星形雜化NIPU中的應用，同時還研究了丙烯酸環氧化合物、丙烯酸環碳酸酯、丙烯酸羥基NIPU齊聚物、丙烯酸NIPU、丙烯酸雜化NIPU的制備方法。通過采用特殊的樹枝狀氨基硅烷低聚物（dendroaminosilane oligomer），可以將硅烷鏈段引入NIPU網絡結構中，成為一種雜化非異氰酸酯聚氨酯（hybrid NIPU，HNIPU）(王北海 2007)。雜化非異氰酸酯聚氨酯（HNIPU）涂料具有更好的耐化學性和透氣性，是無分子間氫鍵類似結構的傳統聚

氨酯涂料的1.5-2.5倍(Figovsky, Shapovalov et al.2001)。Poul-Ernst Meier,Farum(DK)(Poul-Ernst Meier 2004)發明了以HNIPU為基的膠粘劑和密封膠，用于金屬表面涂裝材料。

4.聚氨酯納米復合材料

聚氨酯/納米復合材料是未來的研究方向之一，近年來國內外聚氨酯/納米復合材料的制備方法，主要介紹了共混法、原位聚合法、插層聚合法、溶膠-凝膠法等幾種常用的納米材料改性聚氨酯的方法(Dong-mei, Shao-ling et al.2011)。Zheng(Zheng, Gao et al.)等通過分散蒙脫石和多元醇，加入氨基烷基聚硅氧烷中和，制備蒙脫土/有機硅嵌段聚氨酯納米復合材料。Petrovic(Petrovic, Cho et al.2004)等用溶膠-凝膠法制備并表征了兩系列軟段質量分數為50%和70% 的嵌段SiO2 納米復合材料，研究了不同含量球形納米SiO2溶膠對軟、硬段相分離的影響。Yang hong-yan(Hongyan, Daocheng et al.2006)等以聚四氫呋喃醚二醇-1000(PTMG)、甲苯-2,4-二異氰酸酯（TDI）、3,3-二氯-4,4-二苯基甲烷二胺（MOCA）為原料，采用預聚法合成聚氨酯彈性體，并選用納米CaCO3 對聚氨酯彈性體進一步增強，通過對納米CaCO3進行表面改性及采用超聲波促進納米粒子在基體中更好地分散，并考察了納米的CaCO3含量和合成溫度對聚氨酯彈性體力學性能的影響。You(You, Park et al.2011)等制備泡沫聚氨酯（PUF）/多壁碳納米管復合材料，并研究了其電學、熱學和形態學特性，為制備高性能復合材料提供了理論依據。

展望

1.聚氨酯制備方法多為傳統的制備方法，需進一步研究新的制備方法，進一步提高材料的綜合性能；

2.針對特定缺陷利用多元復合改性聚氨酯涂料進行改良研究；

3.對于聚氨酯納米復合材料的研究，期待新型納米材料如納米金剛石、納米SiC等新型超硬納米材料的應用研究；

4.聚氨酯復合材料還處于實驗研究階段，工業應用領域還有待于進一步開發。

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第四篇：水性聚氨酯簡介

http://www.tmdps.cn 聚氨酯涂料在建筑領域有著廣泛的應用和研究，隨著各國對環保和節能的日益重視，其發展從最初的溶劑型到現在的水性化。與溶劑型聚氨酯涂料相比，水性聚氨酯(WPU)涂料具有無毒、不污染環境、節省能源和資源等優點，屬于當今的綠色高分子材料。近年來，由于社會經濟快速增長，建筑行業不斷發展，建筑涂料日益受到人們的重視，已經成為涂料工業中增長最快的涂料品種;WPU涂料將聚氨酯樹脂所固有的強附著力、耐磨蝕、耐溶劑性好等優點與水性涂料低的VOC含量相結合，在建筑市場發揮著舉足輕重的作用。

1·水性聚氨酯涂料在建筑領域的應用

建筑涂料廣泛應用于建筑物的裝飾和保護，要求是能抵御外界環境對建筑物的破壞，能對建筑物的防霉、防火、防水、防污、保溫、防腐蝕等起保護功能;更重要的是低毒或者無毒、不易燃，對人類來說有足夠的安全性。WPU涂料所具備光澤性、柔韌性、耐候性、耐溶劑等優異性能以及無毒、環保的優點，使其在建筑領域大放異彩。

1.1地坪涂料

地坪涂料是一類應用于水泥基層的涂料，要求具備耐磨、防滑、耐腐蝕、耐沾污等性能。WPU涂料所具備的柔韌可調整和環保等優勢，在地坪領域所占的份額越來越大。對于單組分WPU，需要通過交聯改性來獲得優異的力學性能、耐水性、耐溶劑性以及耐老化性，從而滿足地坪涂料的要求。而雙組分WPU自身所具有的易清洗、耐磨性、耐刮擦性、耐化學品等優異的性能，在地坪領域應用十分廣泛。陳凱研究一種雙組分WPU地坪涂料，是由硅丙水分散體的OH基團和多異氰酸酯NCO基團兩組分配制而成。結果發現，有機硅氧烷單體加入量、羥基含量、酸值、固化劑的選擇等對涂膜性能均有顯著的影響。當硅氧烷單體質量分數為5%～10%、羥基量為2.8%～3.0%、酸值在25～36mgKOH/g、玻璃化轉變溫度為40～58℃條件下合成高性能含羥基硅丙樹脂，將其與固化劑配制的地坪涂料涂膜性能最佳;其涂膜堅硬、耐久，具有很好的耐水性、耐蝕性、耐劃傷性和耐擦洗性。沈劍平等研究發現，只要選材得當，雙組分WPU涂料可以實現非常優異的綜合性能。用基于多元醇分散體BayhydrolAXP2695和多異氰酸酯BayhydurXP2487/1研發的白漆，以60kg的壓力將40mm×40mm的冬季防滑胎壓放在涂料樣板上，常溫壓放1d后，在50℃下壓放3d，發現其漆膜表面僅留下輕微的印痕，并且可以用乙醇輕易地擦拭干凈。最新的研究表明，某些高交聯密度的雙組分WPU地坪涂料具有優異的抗熱胎痕的性能。

1.2建筑防水涂料

目前在建筑防水領域，溶劑型聚氨酯涂料應用比較廣泛；但隨著環保的力度的加大，涂料勢必要向無溶劑、水性化方向發展。WPU由于引入親水集團，涂料的耐水性不佳，無法滿足建筑防水涂料的需求，所以可以通過改性來提高和改善相應性能。羅春暉等采用氮丙啶對陰離子WPU分散體(PUD)進行交聯改性，結果表明，室溫下氮丙啶可與PUD鏈上的羧基反應，其加入可以顯著改善涂膜的耐水性、耐溶劑性及耐沾污性。沈一丁等以異佛爾酮二異氰酸酯、聚醚二元醇(PTMG)以及二羥甲基丙酸為主要原料合成聚氨酯預聚體，并引入含酮羰基的雙羥基化合物(DDP)與預聚體進行交聯，再加入3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性，合成了穩定高交聯度脂肪族WPU，研究結果表明，KH550能顯著改善水性聚氨酯的力學性能及耐介質性。當KH550質量分數由0增加至10%時，乳膠膜的拉伸強度由20MPa增加至27MPa，吸水率由43.2%降低至21.3%，吸丙酮率亦由47.5%降低至26.2%。TG分析表明，隨著KH550含量的增大，聚氨酯涂膜的熱穩定性明顯提高。郭松等采用蓖麻油為內交聯劑合成防水性能較好的WPU成膜劑，以表面能、吸水率、接觸角等指標分別考察蓖麻油的不同用量對WPU防水性的影響。結果表明，當蓖麻油最佳質量分數為4%時，其表面能僅為26.3mN/m，水接觸角可達106.8°，吸水率為8.7%，其拉伸強度達22.77MPa，斷裂伸長率達到了489.83%，開始分解溫度提高到173℃，制得的WPU膜有良好的防水性能和一定的力學性能。以上品種均可以用于建筑防水。

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1.3隔熱涂料

經濟的快速發展加速了建筑能耗，給社會造成了極大的能源負擔和嚴重的環境污染，門窗(尤其是玻璃)是建筑能量最易損失環節;為了節約能源，透明隔熱涂料應運而生。將涂料涂在玻璃的表面，能夠形成一層透明且隔熱涂膜，使玻璃在滿足采光需求的同時又具備較好的隔熱效果。因此對該涂料的要求是具有較高的可見光透過率和良好的隔熱效果。有學者研究發現，在WPU樹脂中加入納米功能性的填料，可以制得透明性和隔熱性均較好的建筑節能涂料。廖陽飛等以PUA樹脂為基料，用納米氧化銦錫(ITO)漿料為顏填料制備水性透明隔熱的玻璃涂料，并制得隔熱夾層玻璃。該玻璃耐輻照、耐熱和耐沖擊等性能好，且具有良好的隔熱效果和可見光透射比，當顏基質量比為1∶4時，納米ITO透明隔熱涂料在可見光區域(380～780nm)，透射比在75%左右，遮陽系數可達0.57，隔熱15℃以上。

張永進等將納米氧化錫銻(ATO)作為顏填料應用于涂料，以WPU為成膜劑制備了ATO隔熱透明涂料，并對涂層進行光學性能表征，結果表明，當顏料體積濃度(PVC)為0.081時所制得的納米ATO透明隔熱涂料所得涂層(30μm)，其可見光透射比可達86.2%，近紅外區(800～2500nm)的屏蔽率可達61.3%，具有良好的隔熱效果和可見光區足夠的透明度。孟慶林等將納米ATO與WPU通過一定的工藝制備出納米隔熱涂料，在常溫下將之涂覆在玻璃表面制成低輻射玻璃。光學性能分析表明，其具有較好的隔熱效果，6mm厚白玻璃涂覆后遮陽系數SC小于0.67，且可見光透過率較高，大于63%，并且玻璃表面光滑平整可視性好，具有良好的市場前景。

2·水性聚氨酯涂料在建筑領域的研究進展

建筑涂料目前發展方向是環保和高性能，對WPU進行改性和功能化已經成為當今重要的研究內容。

WPU的改性方法主要有共混改性、交聯改性、復合改性、納米粒子改性。共混改性可以提高WPU的耐水性、力學性能等，但樹脂之間的相容性不佳，綜合性能不理想;交聯改性是將線性聚氨酯通過化學鍵的形式交聯成網狀結構的聚氨酯，其在很大程度上提高了WPU耐溶劑性和力學性能，但是樹脂種類單一，無法發揮多種樹脂共混的優越性;復合改性是利用一定的方法(共聚和接枝)將不同類型的樹脂(如丙烯酸酯、有機硅、環氧樹脂)復合到WPU主鏈上，克服各自的缺陷，在性能上達到很大的互補性，使涂膜的性能得到明顯的改善，從而配制出性能優異的水性涂料;納米粒子改性可以使WPU獲得優異的性能，也是當今研究的熱點，但如何使納米粒子在聚合物基體中分散均勻而不發生團聚，怎樣通過無機納米粒子的含量、界面的作用和分散狀態來優化從而得到性能更好的納米復合材料，也是值得相關人員深入研究的。本節著重介紹了復合改性和納米改性。

2.1復合改性

對于單一WPU，存在耐水性差、固含量低等缺陷，其在建筑領域的應用受到很大的限制。通過復合改性，可以發揮各種改性劑的優點提高WPU的各項性能。常用的改性劑有丙烯酸和環氧樹脂類單體。鄭紹軍等利用丙烯酸類單體來改性WPU，合成了穩定的核殼型水性PUA復合乳液，使得涂膜具有良好的耐水性。李璐等采用物理共混法制備了丙烯酸乳液改性WPU涂料，研究了WPU和聚丙烯酸酯乳液種類及配比對涂膜性能的影響。性能測試表明，共混改性的涂膜性能比WPU乳液涂膜性能有明顯的提高。姜守霞等研究了環氧樹脂在WPU乳液中含量對性能的影響，研究發現加入環氧樹脂后，產品的耐水性有明顯的提高，且隨著環氧樹脂含量的增加，硬度也增加，粘度呈上升趨勢。

以上研究表明，用丙烯酸酯類和環氧樹脂類單體對WPU進行改性的復合乳液涂料，其性能適合現今建筑業對其的優質要求。

有機硅改性是最近幾年發展的新興改性方法;主要是側基或者端基帶有活性集團的聚硅氧烷，對WPU改性主要以共聚為主。安徽大學采用硅烷偶聯劑KH-602改性WPU，研

http://www.tmdps.cn 究顯示硅烷偶聯劑應在預聚體中和后加水乳化時加入，否則易發生凝膠，當KH-602質量分數為5.2%時，乳液穩定性和膠膜的綜合性能較佳。康圓等以甲苯二異氰酸酯、聚醚二元醇(N-220)、l，4-丁二醇、二羥甲基丙酸和硅烷偶聯劑(KH-550)等為主要原料，采用丙酮法合成了有機硅改性WPU乳液。結果表明，KH-550和DMPA的加料方式和用量對WPU乳液穩定性影響較大；當KH-550質量分數為5%、DMPA質量分數為3%～5%時，WPU乳液及其膠膜的綜合性能較好。

魏丹等合成了一種新型的具有高交聯密度和優異涂膜性能的環氧樹脂和丙烯酸酯同時改性的紫外光(UV)固化WPU，通過引入質量分數為4%的環氧基團與以異氰酸酯基封端的聚氨酯預聚體之間的反應，同時通過聚氨酯鏈的異氰酸酯基與二元丙烯酸酯以及季戊四醇三丙烯酸酯的羥基反應引入碳碳雙鍵，通過引發聚合，可以獲得交聯度非常高的涂膜，測試表明，涂膜具有優異的耐水性、耐溶劑性、力學性能和化學性能。周亭亭等將磺酸型聚酯多元醇、異佛爾酮二異氰酸酯和三羥甲基丙烷(TMP)在無有機溶劑參與的情況下進行預縮聚，以硅烷偶聯劑KH-550作為改性劑，加入雙官能團單體甲基丙烯酸-β-羥乙酯(HEMA)，得到含乙烯基和有機硅封端的聚氨酯作為種子乳液，然后與甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)混合單體共聚，合成了有機硅改性磺酸型聚氨酯/丙烯酸酯復合乳液。熱重分析表明，經有機硅和丙烯酸酯改性后，膠膜的最大熱失重溫度提高了20℃，X-射線衍射分析表明，膠膜的結晶度降低，有利于提高膜的韌性。力學性能測試及吸水率測試結果表明，當有機硅質量分數為19%時，膠膜的拉伸強度最高達25.03MPa，斷裂伸長率為328%，此時膜的吸水率最低。

以上結果表明，對WPU進行復合改性可以改善性能缺陷，達到性能互補;目前用丙烯酸酯和環氧樹脂改性的研究和應用已經相當成熟;有機硅和多元復合改性也已經成為人們的研究熱點，對WPU的優化可以達到新型建筑涂料的要求。

2.2納米改性

納米技術是當今許多學科的研究熱點，其特殊的體積、界面以及表面缺陷等效應，可以賦予其獨特的光學、電學、磁學、催化以及化學等特性。采用納米粒子對WPU進行改性，可以大幅度提高物理機械性能，隔熱保溫、抗菌防霉以及防火性能等，目前常用于改性的納米粒子有納米SiO2、納米TiO2、納米ZnO、納米ATO、納米CaCO3等，主要的處理方法有原位聚合法、插層法、直接混合法和溶膠凝膠法等;但是納米粒子改性最大的缺點是易團聚，需要對其進行表面改性，避免用直接共混法。GaoXY等用油酸對納米CaCO3進行改性，采用原位聚合法制備一系列WPU/納米CaCO3復合材料，掃描電鏡(SEM)觀察材料斷面發現改性后的納米CaCO3在WPU中的分散良好;FT-IR檢測發現納米CaCO3質量分數為2%時，WPU化學結構變化最小;由TGA測量發現WPU的熱穩定性大大提高，同時其機械性能、拉伸強度比純WPU高得多。SooKL等采用紫外光固化制備WPU/SiO2復合材料，其中無機納米粒子SiO2的加入，改善了WPU的機械性能和熱性能，降低了材料的制作成本;研究發現這種材料具有較好的形狀記憶能力。金祝年等采用內乳化法在聚氨酯主鏈上引入親水基形成自乳化WPU分散體，選用多元胺作為擴鏈劑，選擇添加l%以下的陰離子羥基硅油微乳液，以SiO2為載體基的納米銀化合物作為水性木器漆的抗菌粉，制成納米水性環保健康涂料，使之具有較強的吸附甲醛和抗菌的作用。張冠琦等以WPU樹脂為成膜物，以自制的納米ATO分散體為功能性填料，經一定的工藝制得透明隔熱涂料，將其涂覆在玻璃表面后，能形成一層透明隔熱涂膜，在滿足采光的需求的同時，又表現出較好的隔熱效果，在建筑玻璃和汽車玻璃隔熱節能領域具有較好的應用前景。羅振揚等分別將納米氧化鋁和納米氧化銦錫加入到WPU樹脂中，研究發現納米氧化鋁粒子在水性樹脂具有較好的分散性，樹脂固化時納米氧化鋁以層狀堆疊的方式相容在聚氨酯樹脂中，且能大幅度提高WPU

http://www.tmdps.cn 乳液涂膜的耐磨性;納米氧化銦錫改性WPU涂膜具有較高的可見透過率和較好的紅外阻隔性。

納米粒子改性WPU的技術也日益成熟，聚合物基納米復合材料必將取代單一的聚合物，為了發揮納米粒子最大的性能，確保納米粒子的分散均勻性，達到與聚合物分子相容性十分重要;細乳液聚合法作為一種比較新型的方法，將會取代傳統的乳液聚合。

3·總結

隨著人們環保意識的增強，傳統的有機揮發化合物含量高的溶劑型建筑涂料已經受到了前所未有的挑戰。WPU涂料具有良好的低溫成膜性，耐高溫回粘性，優異的物理機械性能(如柔韌性、耐磨性)，低的VOC排放量，施涂后漆膜豐滿，因此具有廣闊的發展應用前景，也是目前建筑涂料領域研發的一個重點和熱點。但是WPU涂料也存在著性能方面的缺陷，可以通過不同的改性的方法來改善它的缺陷和提高它的性能，從而滿足人類的更高的需求。目前用丙烯酸酯、環氧樹脂等復合改性研究得相當成熟，另外納米粒子改性WPU涂料也已經成為研究的熱點。總之，高性能和環保安全性將是今后建筑涂料的發展方向，而WPU涂料必將在建筑領域大放異彩。

第五篇：水性涂料方案

昆明首超科技開發有限公司

年產1.5萬噸級綠色環保水性涂料生產線項目

計劃書

二0一七年十二月

一、關于昆明首超科技開發有限公司

昆明首超科技有限公司是一個集研發、銷售、施工、貿易為一體的專業防火、水性防腐涂裝公司。擁有國內最先進的科研技術。設有防腐、重防腐涂料、防火涂料、水性涂料、導靜電涂料等研究室，公司將大部分資源用于技術研究開發，不斷地提高產品質量。

研發水性漆、防火、重防腐涂料等新能源材料作為公司的優勢項目，在橋梁、船舶、港口設備、電廠、水泥廠、石油、化工、建材、機械制造、市政、鋼結構等行業贏得了良好的口碑。公司產品已在全國十多個省、市、自治區的防腐工程中廣泛應用；為客戶提供從前期技術咨詢、防護設計、到施工現場技術指導、維護維修等專業化的全程跟蹤服務。

昆明首超科技有限公司將堅守質量第一、貼心服務。并以豐富的想象、飽滿的激情來締造我們的水性、防火防腐事業夢。

二、認識水性涂料

水性涂料是近年來迅速發展的一類涂料，除具有一般聚氨酯涂料所具有的高強度、耐磨等優異性能外，對環境無污染、中毒和著火的危險性小。水性聚氨酯涂料的柔韌性、機械強度、耐磨性、耐化學藥品及耐久性等都十分優異，歐洲、美國、日本均將其視為高性能的現代涂料品種大力研發。

由于水性涂料優點十分突出，因此近10年來在一般工 1

業涂料領域應用日益擴大，已經替代了不少慣用的溶劑型涂料。著各國對揮發性有機物及有毒物質限制越來越嚴格，以及樹脂和配方的優化和適用助劑的開發，預計水性涂料在用于金屬防銹涂料、裝飾性涂料、建筑涂料等方面替代溶劑型涂料將取得突破性進展。在水性涂料中，乳膠涂料占絕對優勢，如美國乳膠涂料占建筑涂料的90%。乳膠涂料的研究成果約占全部涂料研究成果的20%。

目前，世界涂料產業呈現以下趨勢：一是向水性化發展。由于水性涂料可以減少揮發性有機化合物（VOC），具有低污染、工藝清潔的優點，屬于環保型涂料，這是溶劑型涂料所不具有的，因此世界各工業發達國家都很重視水性涂料的開發。同時由于水性涂料用原材料及制造工藝學的發展和進步，一些很難解決的問題如：水性涂料中的黏度變化問題、厚涂的烘烤型水性涂料的“爆泡”問題有所突破，進一步加快了水性涂料的發展速度。二是向功能化發展。目前除在防火、防毒、防蟲、殺蟲、隔熱保溫等現有質量水平較低的功能涂料上加大力度、進行科研攻關外，世界各國涂料企業還加緊研究和解決建筑裝飾中的難、新問題，其中的復合化技術將是提高和滿足各類功能的有效途徑。三是向高性能、高檔次發展。各國普遍認識到，作為涂料的一種理想性能，不僅要保護和美化基材，而且給予基材本身無法具有的特殊功能，使用一些新的基料就可以使涂料獲得非常驚人的高性能 2

化、高增值化、高級化的效果。

三、年產1.5萬噸級綠色環保水性涂料生產線項目

（一）建設內容

1、產品方案：年產水性涂料15000噸，其中，水性木器漆2000噸、水性鋼結構漆3000噸、水性墻面涂料10000噸。

2、建設規模：占地面積70畝，新建年產1.5萬噸級綠色環保水性涂料生產線，項目建設總投資15025.85億元，形成年產1.5萬噸綠色環保水性涂料的生產能力，實現產值1.57億萬。并力爭將上海的水性涂料研發基地遷入越州工業園區。

（二）項目投資

（1）項目工程建設投資13499.54萬元人民幣。（2）流動資金1526.31萬元(其中鋪底流動資金457.89萬元人民幣)。

（3）項目總投資預算額為15025.85萬元人民幣。

（三）項目效益

年產1.5萬噸級綠色環保水性涂料生產線項目稅后平均投資利潤率為20.95%，稅后平均投資利稅率為27.79%，項目全部投資所得稅后財務內部總收益率18.26%，財務凈現值35411.08萬元，資本金凈利潤率16.91%，全部投資回收期為6.43年，項目盈虧平衡點為31.06%，說明該項目具有較 3

強的抗風險能力。財務盈利能力指標表明項目具有較強的盈利能力，項目的實施可取得較好的經濟效益。

該項目的生產對促進曲靖市水性涂料行業發展及擴大當地就業機會起著積極的推動作用，項目建成后可為當地帶來較高的利稅收入，為地方經濟發展做出貢獻，有著重大的社會效益。該項目符合國家產業政策和行業發展要求，產品市場廣闊而且經濟效益和社會效益顯著，抗風險能力強。

（四）項目進度安排

1、項目建設期：分兩期建設，兩期共24個月。

2、達產期：投產后第一年達產率50%，投產后第二年達產率70%，投產后第三年達產率90%，投產后第四年達產率100%。

（五）項目管理

昆明首超科技有限公司全體員工將全力以赴投入項目建設，成立項目籌建小組，全面負責項目前期準備、工程勘察設計和工程施工的委托手續及簽訂相應的合同和協議，建設資金到位安排。并制定項目實施方案和管理細則，周密策劃，精心組織，高質量實施項目。

四、需幫助解決的問題

1、將項目列入2018麒麟區重點招商引資項目，享受相關優惠政策；

2、請麒麟區政府組織相關部門成立年產1.5萬噸級綠 4

色環保水性涂料生產線項目領導小組，全力幫助推進項目實施；

3、在土地征用過程中請幫助選地、給予優惠地價和辦理相關征地手續，并做好被征土地群眾相關工作；

4、請幫助在全區推廣使用項目生產的綠色環保水性涂料。