双组分水性聚氨酯发展及简介

        双组分聚氨酯具有成膜温度低、附着力强、耐磨性好、硬度大以及耐化学品、耐候性好等优越性能。水性双组分聚氨酯将双组分溶剂型聚氨酯的高性能和水性材料的低VOC含量相结合，成为研究热点。水性双组分聚氨酯是由含-OH基的水性多元醇和含-NCO基的低黏度多异氰酸酯固化剂组成的，其膜性能主要由羟基树脂的组成和结构决定。

        20世纪90年代初，Jacobs成功开发出一种能分散于水中的多异氰酸酯固化剂，从而使双组分水性聚氨酯真正开始进入实际应用研究阶段。尽管目前国内外生产的水性聚氨酯大多数是单组分聚氨酯，但由于单组分水性聚氨酯的膜性能不够理想，且实际应用中，有时为了满足高强度的需要，常对单组分的膜进行一些后处理，比如烘烤等，以提高交联度。这些后处理使得其应用范围受到很大限制，所以现在对水性双组分聚氨酯的开发与研究已变得十分活跃。如BASF公司研制的高性能水性双组分聚氨酯清漆和底漆，具有极好的综合性能，现已成功地用于OEM涂装。

        常规的双组分水性聚氨酯由含有活泼异氰酸酯集团的固化剂（甲组分）和含有可与异氰酸酯基团反应的活泼氢（羟基）的水性多元醇（已组分）两部分组成。甲组分为多异氰酸酯组分，选择合适的多异氰酸酯固化剂是决定膜性能的重要因素。用于双组分水性聚氨酯体系的固化剂要求有良好的溶解性，要求有足够官能度和反应活性，同时必须具有较低的黏度以便与其他树脂混合。由于多异氰酸酯单体具有较大的挥发性、刺激性和毒性，所以在制备聚氨酯时，很少使用多异氰酸酯单体，而是利用多异氰酸酯的预聚体，即把它们加工成不挥发的亲水性的多异氰酸酯组分，具体有亲水改性多异氰酸酯固化剂，低黏度多异氰酸酯固化剂和较难与水反应的固化剂。

        乙组分为水性双组分聚氨酯的多元醇体系，必须具有分散功能，能将憎水的多异氰酸酯体系很好的分散在水中，使得分散体粒经足够小，保证涂抹具有良好的性能。水性双组分聚氨酯的多元醇有乳液型多元醇和分散体型多元醇。

        乳液型多元醇的制备采用乳液聚合技术，具有工艺简单、成本低的优点；乳液型多元醇的分子量较高，对多异氰酸酯的分散能力较差；为了改善膜的外观，必须采用亲水改性的多异氰酸酯固化剂，或采用高剪切力混合设备。