水性PU树脂知识详解

      水性PU树脂，即水性聚氨酯树脂，PU是聚氨酯的英文polyurethane的缩写，简称水性PU。水性PU树脂就是通过水代替有机溶剂作为分散介质的聚氨酯体系，是一种新型环保型高分子材料。因其优异的环保性、优良的机械性能，以及与其他水性树脂的相容性好，水性PU树脂被广泛的应用作胶粘剂、涂料、涂层类产品。

水性PU树脂的合成：

  水性PU树脂的合成一般是先将二异氰酸酯、低聚物多元醇、扩链剂进行预聚反应，这一步的反应机理属于逐步聚合反应。反应生成一定分子量预聚体或高分子量的PU树脂后，再采用相转移法将其乳化在水中，即可合成水性PU树脂。

水性PU树脂合成原料：

  多异氰酸酯：常用的品种有芳香族二异氰酸酯，包括TDI、MDI；脂肪族二异氰酸酯HDI和脂环族二异氰酸酯IPDI、HMDI等等。芳香族PU的力学性能较好，不过由于苯环的存在，不耐黄变、其热活化温度较高，限制了其应用范围。脂肪族或脂环族PU的耐水解性能、储存温度性也比芳香族聚氨酯要好，更具有优异的耐黄变性能。高品质的水性PU树脂一般均采用脂肪族或脂环族异氰酸酯合成。

  大分子多元醇：水性PU树脂合成所用的大分子多元醇主要是聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚乙二醇、聚四氢呋喃醚、聚酯酰胺、丙烯酸多元醇等等。其中聚醚型聚氨酯中的醚基易旋转，具有较好的柔顺性，较好的低温性能，并且醚基不易水解，耐水性能优于聚酯型聚氨酯。但由于聚酯本身的耐水解性较差，故一般原料制得的聚酯型水性聚氨酯，其储存周期相对较短。

  扩链剂：小分子扩链剂有1,4-丁二醇、乙二醇、已二酸醇、乙二胺等，亲水扩链剂是对端异氰酸酯及的聚氨酯预聚体进行扩链的同时引入亲水性基团的物质，分为阴离子型、阳离子型和非离子型三种，常用的有二羟甲基丙酸（DMPA）、乙二氨基乙磺酸钠、二乙烯三胺、甲基二乙醇胺等。这些结构中通常带有羧基、磺酸基或仲氨基，当其侧链挂到聚氨酯分子链上，会使PU链段上带有能被离子化的功能性集团。

  中和剂：也叫成盐剂，能将羧基、磺酸基等基团反应形成聚合物盐或者生成离子基团的试剂。阴离子型水性PU使用的中和剂主要有三乙胺、氨水、氢氧化钠等，阳离子型水性PU使用的中和剂主要有醋酸、CH3I、环氧氯丙烷等。

溶剂：常用的溶剂是丙酮，因为水性PU在反应过程中黏度会增大，导致搅拌困难，反应不充分，加入丙酮以降低粘度，利于搅拌使反应充分。丙酮沸点低，合成后将水性PU中的丙酮脱除即可。

水性PU树脂的性能优点：

  1.因为分散介质是水，所以无毒、不易燃烧、不污染环境、节能安全可靠。运输安全，工作环境好。体系中不含有毒的-NCO基团，产品无有毒溶剂残留，产品安全、环保。

  2.水性PU树脂的透湿透气性要远远好于同类溶剂型PU产品，因为水性PU树脂的亲水性强，因此和水的结合能力强，产品具有很好的透湿透气性。

  3.水作为连续相，使得水性聚氨酯体系粘度与聚氨酯树脂分子量无关，且比相同固含量的溶剂型PU粘度低，加工方便，易操作。

  4.水性PU树脂体系可以与其他水性乳液共混或共聚共混，可降低成本或得到性能更多样化、优异的PU乳液。

  5.水性PU树脂成膜性能好，粘接牢固，耐寒、耐水、耐溶剂、耐磨。因其软硬度可调，大大的拓宽了水性PU树脂的应用领域，硬的水性PU可作为水性地坪漆、水性木器漆，软的水性PU可用作织物的柔软涂层整理等等。

水性PU树脂的市场领域:

  材料复合：PVC、PP、ABS、XPE、PU、PET、木材、布、纸张等材料的粘接复合；

水性PU树脂气味：

  一般来说，水性pu树脂是没有刺激性气味的，只有着淡淡的树脂味道，阳离子水性pu树脂可以闻到轻微的酸味，如白醋味道一样。另外针对某些行业如化妆品行业的指甲油、纹身贴等，水性pu树脂中还可以添加香料，使产品有着特别的香味。

水性PU树脂黏度：

  水性pu树脂浓度梯度范围很广，黏度度小的可以有水一般流动性能，大到可以和牙膏一样黏稠。如需要喷涂，黏度不能太大，反之会堵住喷枪，造成施工麻烦；在做海绵与布复合或者海绵上植绒（粉扑植绒）时，需要考虑到胶水渗透到海绵中的情况，需要通过调节黏度使pu树脂恰好可以停留在海绵表面，这样效果最好。做瓷砖、地板、墙面缝隙美缝剂时，因为这些缝隙比海绵的缝隙大的多，则需要通过增稠剂把pu树脂调成和牙膏一样，不能有流动性。

水性PU树脂固含量：

  水性pu树脂固含一般不会超过50%，在30-40%居多，这样也有利于生产和运输。水性pu树脂可以与水以任意比例互溶，对于某些织物整理，需要把水性pu树脂稀释几十倍甚至更多，然后把织物浸润到水性pu树脂乳液中，干燥后即可获得一些特殊的性能（防起毛、提升手感、高亮等）。

水性PU树脂pH：

  有阴离子水性pu树脂，pH＞7；非离子水性pu树脂，pH=7,主要针对有耐电解质要求时使用水性pu树脂；阳离子水性pu树脂，pH＜7，针对酸性环境中使用，如与其他酸性乳液共混，则可以选用阳离子水性pu树脂。

水性PU树脂膜软硬度：

  水性pu树脂可以通过调整配方把膜可以从软而韧调整到硬而强，软的断裂伸长率达到1500%以上，硬的硬度可以达到2H以上，大部分水性pu树脂成膜温度要求不是很高，低温也可以成膜。

水性PU树脂固化剂：

  有多异氰酸酯固化剂或氮丙啶类固化剂等，针对有耐水、耐溶剂、耐温等要求，而水性pu树脂本身达不到这种要求的，通过添加固化剂可以有效的提升耐水、耐酒精等性能。

水性PU树脂相关助剂：

  水性pu树脂主要使用的助剂有针对粘度调节所使用的增稠剂；混合搅拌过程或者运输过程产生气泡所使用的消泡剂；流平性不好、缩孔等需要添加流平、润湿剂等；与其他不同酸碱性乳液相混合时防止体系不相容所需要添加的pH调节剂；不同应用场景下对膜的干燥速度要求不一样，则需要添加成膜助剂或低沸点的溶剂增加干燥速度。

水性PU树脂干燥速度：

  由于是水性的，水分的挥发不如有机溶剂挥发的快，所以水性pu树脂干燥速度慢，另外干燥速度还与涂膜的厚度、环境温度、湿度有关系。涂膜太厚，表面一层先干燥后形成致密的膜，从而很大程度影响内部水分子的挥发，从而需要更长的时间才可以干燥完全。温度高，水分子运动加快，会更快的流向环境中去，加快干燥速度；湿度过高，环境中的水分子抑制pu树脂中水分子的扩散，从而降低干燥速度。

水性PU树脂的价格：

  这可能是我们比较关注的问题，部分消费者只是听说水性pu树脂好，然后都去买水性pu树脂。例如市面上热门的水性pu防水涂料，每公斤价格在几块钱左右，这类防水涂料打着水性pu的牌子，蹭水性pu的热度。这类防水涂料有的是水性pu树脂和其他高分子乳液相混配的，有的根本就不含水性pu树脂。真正纯的水性pu树脂最低含量价格每公斤都不会低于18元，性能要求高的价格则会更高。