改性聚氨酯涂料的研究发展与应用前景

    摘要：综述了国内外利用丙烯酸酯、环氧树脂、有机硅、纳米粒子等对聚氨酯树脂改性在涂料中的应用进展;对近期聚氨酯涂料的改性作了重点描述,展望了改性聚氨酯涂料的研究方向及应用前景。
　　
　　高琼芝1,2曾幸荣1
　　
　　(1.华南理工大学材料科学与工程学院,广州510640;2.华南农业大学理学院,广州510640)
　　
　　聚氨酯涂料由于其固化后的涂膜具有良好的耐磨性、耐腐蚀性、耐化学品性、耐温性能及弹性等优点,在国防、建筑、化工、防腐、电气绝缘、木器涂料等各方面得到了广泛的应用。然而单一的聚氨酯涂料在耐水性、光泽、硬度等方面还不够理想,可以通过改性使聚氨酯获得更加优异的综合性能。聚氨酯的改性主要有两种方式:一种是通过简单的物理方法将具有互补特性的两种或多种树脂混合在一起;另一种是通过化学方法使产品具有两种或多种体系的综合特性。本文综述了国内外利用丙烯酸酯、环氧树脂、有机硅、纳米粒子等对聚氨酯涂料改性的研究进展。
　　
　　1丙烯酸酯改性聚氨酯
　　
　　聚丙烯酸酯类产品与聚氨酯材料相比在耐候、耐水、耐溶剂及保光性等方面表现出良好的性能,且原料成本以及加工成本低廉,而聚氨酯树脂在强度、弹性及粘接性能等方面性能突出,因此聚丙烯酸酯与聚氨酯在性能上具有很好的互补作用。根据这一特点,利用丙烯酸酯改性聚氨酯,可使丙烯酸改性后的聚氨酯材料兼有聚丙烯酸酯与聚氨酯的综合性能,同时又降低了产品的成本[1]。
　　
　　NarayanR等[2]用丙烯酸酯对聚氨酯进行改性,发现改性后的涂料黏度变小、附着力增强、抗张强度增大。杨建军等[3]采用无皂乳液聚合方法,用丙烯酸酯单体对含C=C双键的水性聚氨酯进行接枝共聚改性,制得丙烯酸酯改性聚氨酯无皂乳液。同改性前的聚氨酯乳液相比,丙烯酸酯改性聚氨酯无皂乳液的粒径明显增大,耐水性、耐溶剂性和抗拉强度都明显提高。王浩等[4]以甲苯-2,4-二异 (...I)、聚乙二醇(P...)、2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)和甲基丙烯酸-β-羟乙酯(HEMA)为原料,合成一系列可紫外光固化的端丙烯酸酯基聚氨酯,经UV固化后的涂层耐水性能很好,且随聚氨酯中端丙烯酸酯基含量的增加,固化涂层的热性能和力学性能均有所提高。
　　
　　SongCM[5]等制备了聚氨酯丙烯酸酯的涂膜,通过TEM观察发现软段富集相、硬段富集相以及聚丙烯酸酯相,并发现脲基的含量可以影响聚氨酯丙烯酸酯在水中的分散粒径,从而影响聚氨酯丙烯酸酯涂膜的性能。BenardF[6]等研究了电子束固化的聚氨酯丙烯酸酯的光老化反应行为及光老化反应的动力学,通过FTIR及UV可见光谱发现,光老化反应分两段进行,第一阶段主要是电子束固化后树脂中残留的丙烯酸酯基团的进一步交联和氧化,原子力显微镜(AFM)观察了随着丙烯酸酯基团交联,树脂表面硬度的变化;第二阶段氧化速率下降,光老化速率基本恒定,随着涂膜表面不同厚度处丙烯酸酯残留基团含量的变化,在涂膜不同厚度处呈现出不同的老化现象。ChenYB等[7]采用丙烯酸羟乙酯(HEA)和自制的双羟基丙烯酸酯,把丙烯酸酯基团引入到聚氨酯侧链中,制备了可UV固化的丙烯酸酯聚氨酯;改性聚氨酯链中C=C含量达到了4·5meq/g;研究表明在相同辐照时间下,C=C的转化率随着UV强度的增强而增大;在UV强度相同的条件下,固化速率随树脂中C=C的含量变化而变化,前40s内C=C含量越高固化速率越快,40s之后固化速率最快为C=C含量为3·6meq/g时;另外涂膜的耐热性、耐溶剂性、摆杆硬度、机械性能均随着C=C含量的增加而增强,比未加入丙烯酸酯单体的聚氨酯涂膜性能更佳。ZhuXL等[8...用异佛尔酮二异 (IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)、丙烯酸等制备了聚氨酯丙烯酸酯杂化乳液,分析了各种原料配比、引发剂、乳化剂等用量对乳胶粒子粒径大小的影响;结果表明,当表面活性剂含量为0·1%时,乳胶粒子粒径较未添加表面活性剂的乳液明显增大,若表面活性剂含量继续增大,乳胶粒子粒径变小...粒径尺寸分布变窄;丙烯酸单体交联剂三羟甲基丙烷丙烯酸酯(TMPTA)的加入会使乳胶粒径变小,粒径分布范围变窄。

来源:中国环氧树脂与固化剂网