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塑料用水性聚氨酯涂料研究

文檔作者：李智華等文檔來(lái)源：安徽大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年02月16日
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0 引言
隨著塑料工業(yè)的迅速發(fā)展， 塑料制品廣泛應(yīng)用于各行
各業(yè)， 成為人們生產(chǎn)和生活中不可缺少的重要材料。但是，
塑料本身存在耐腐蝕性不強(qiáng)、耐熱變形溫度低， 不耐磨等
性能上的缺點(diǎn)， 并且在加工成型過(guò)程中表面也常產(chǎn)生各種
缺陷。因此， 在使用這些塑料件時(shí)， 為提高表面裝飾性、
延長(zhǎng)塑料件的使用壽命， 必須對(duì)表面進(jìn)行涂裝?
。
塑料制品種類繁多， 性能各異。近年來(lái)， 國(guó)內(nèi)應(yīng)用較
廣泛的塑料有P V C (聚氯乙烯) 、A B S (改性聚苯乙烯)、P E (聚
乙烯) 、P P (聚丙烯) 、P S (聚苯乙烯) 、H I P S (高抗沖擊聚苯
乙烯)、P C (聚碳酸酯) 、不飽和聚酯(玻璃鋼)及有機(jī)玻璃等。
各種不同的塑料其結(jié)構(gòu)和性能不同， 可選擇的涂料品種也
不同?
， 而水性聚氯酯具有無(wú)污染、耐磨、耐腐蝕、軟硬
度可調(diào)等眾多優(yōu)點(diǎn)， 性價(jià)比很高。但是水性聚氨酯極性較
大， 適合極性塑料(P V C 、P S 、A B S 等)的涂裝。
基于塑料的特點(diǎn)， 用于塑料制品的涂料應(yīng)具備以下性
質(zhì)：
① 涂料對(duì)底材必須有良好的結(jié)合力， 且不能過(guò)分溶
蝕塑料表面。
② 涂料具有很好回彈性， 不限制塑料的必要形變。
⑧ 涂料具有一定的強(qiáng)度和韌性， 以克服塑料的日常
磨損。
④ 涂料應(yīng)具有很好的裝飾性， 并且能掩蓋塑料制品
成型過(guò)程中產(chǎn)生的缺陷”’
。
本文就塑料用涂料的基本性質(zhì)對(duì)水性聚氨酯樹(shù)脂進(jìn)
行研究(主要是粘接力和力學(xué)性能)。
1 水性聚氨酯具有很好的粘接力
聚氯酯含有強(qiáng)的極性基團(tuán)一N C O 、
一0 H 以及脲基
等， 此外分子間能形成氫鍵及范德華力， 有較高的內(nèi)聚力，
可滿足萬(wàn)能膠的條件， 對(duì)極性塑料表面具有很好的粘接
力。對(duì)于非極性的P E 、P P 等表面張力很小(P P 的表面張
力只有3 1 m N／m ， 而我們通常的潤(rùn)濕極限表面張力是3 7
m N／m )的塑料， 水性聚氨酯很難在上面潤(rùn)濕。需要對(duì)塑料
做一些表面的處理， 如進(jìn)行表面改性或者表面粗糙化”’
，
或者在聚氨酯樹(shù)脂上接枝上化學(xué)性質(zhì)、表面張力和溶解度
參數(shù)與這些非極性樹(shù)脂相似的鏈段。
1 ． 1 極性基團(tuán)對(duì)聚氨酯粘接力的影響
聚氨酯的粘結(jié)力主要靠極性基團(tuán)來(lái)實(shí)現(xiàn)， 我們可以通
過(guò)改變N C O ／0 H 的比值來(lái)提高大分子中的氨酯基和脲基
來(lái)增大極性， 但是增大N C O ／O H 的比值會(huì)使漆膜的韌性
下降， 容易開(kāi)裂。如果我們?cè)诰郯滨サ膫?cè)基引入極性基團(tuán)
不僅可以賦予聚氨酯更好的極性， 提高粘接強(qiáng)度， 還不會(huì)
對(duì)樹(shù)脂的物理性能產(chǎn)生太大的影響， 同時(shí)引入的基團(tuán)還可
以賦予聚氨酯特殊的功能。戴家斌等”’通過(guò)在聚氯酯大分
2 7
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子側(cè)基上引入一CN 基團(tuán)制得高粘接力的聚氨酯樹(shù)脂(圖
1)。
O O O 2 O 4 O 6
CN含量，％
圖1一cN含量對(duì)聚氨酯粘結(jié)強(qiáng)度的影響
1，2多元醇對(duì)聚氨酯粘接力的影響
作為主要合成材料的多元醇對(duì)聚氨酯的粘結(jié)力也存
在很大的影響。聚酯多元醇的內(nèi)聚能和極性都比聚醚要
大，容易結(jié)晶， 可以提高聚氨酯的初粘性(表1)，從而提
高聚氨酯的粘接力。張宏元等 人分別用PPG(環(huán)氧丙烷聚
醚二醇)、PTMG(聚四氫呋喃醚二醇)、PCL(聚己內(nèi)酯)、
PBA(聚己二酸丁二醇酯)、PHA(聚己二酸己二醇酯)合成水
性聚氯酯，分別對(duì)它們的粘接強(qiáng)度進(jìn)行研究得出用聚酯多
元醇合成的水性聚氨酯具有更好的剝離強(qiáng)度。
墨 璽垂醒型! 塑 塑 墮
多元醇(相對(duì)分子質(zhì)量均為2 000) 初粘力／(NIl5 mm)
PPG (環(huán)氧丙烷聚醚二醇)
PTMG(聚四氫呋喃醚二醇)
PCL(聚己內(nèi)酯)
PBA(聚己二酸丁二醇酯)
PHA(聚己二酸己二醇酯)
O 53
0 68
0 65
1 13
2 O5
1．3溶解度對(duì)聚氨酯粘接力的影響
同時(shí)，根據(jù)相似相容原理，塑料漆中使用的樹(shù)脂的溶
解度參數(shù)要盡量接近塑料的溶解度參數(shù)值，以使涂料膜有
較好附著力。涂料用溶劑的溶解度參數(shù)與塑料的溶解度參
數(shù)相差得越大越好， 以確保塑料表面不被溶解或咬起(水
性聚氯酯以水為溶劑，不存在這方面的問(wèn)題)” 。對(duì)于不同
的塑料型材要求聚氨酯樹(shù)脂有不同的溶解度參數(shù)，我們?cè)?
合成水性聚氯酯的原料上面要做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
2提高水性聚氨酯的回彈性
2，1微相分離
所有的聚氯酯都可以看作柔性鏈段和剛性鏈段交替
連接而成的fAB) 型嵌段共聚物。在聚氨酯樹(shù)脂的聚集態(tài)
結(jié)構(gòu)中，分子的剛性鏈段內(nèi)聚能很大，彼此締合形成一些
塑料相的微小單元；而分子中的柔性鏈段則構(gòu)成橡膠相。
塑料相不溶于橡膠相，而是均勻分布在橡膠相中，常溫下
起彈性交聯(lián)點(diǎn)的作用，此現(xiàn)象為微相分離 。正是由于微
相分離作用使聚氨酯樹(shù)脂具有熱塑彈性體的良好彈性，能
隨著塑料底材的形變而形變。
2，2硬段對(duì)微相分離的影響
硬段主要形成塑料相，若硬段越容易形成塑料相則越
有利于微相分離。由TDI、HDI和二醇擴(kuò)鏈生成的剛性鏈
段難形成塑料相，剛性鏈段和柔性鏈段交替，不發(fā)生微相
分離 MD J和1，4～丁二醇擴(kuò)鏈反應(yīng)構(gòu)成的剛性段， 由于
苯環(huán)數(shù)目增加，剛性鏈段比較長(zhǎng)，可以形成塑料微區(qū)使聚
氯酯發(fā)生微相分離：由二元胺擴(kuò)鏈的聚氨酯也可發(fā)生微相
分離，因?yàn)閯傂枣湺魏袃?nèi)聚能很大的脲鍵，極易形成塑
料微區(qū) 。
劉涼冰等 通過(guò)對(duì)比MDI／BDO—PU 和TDI／MOCA—
PU力學(xué)性能(見(jiàn)表2)得出MDI／BDO—PU和TDI／MOCA—
PU均具有良好的彈性，但是TDI／MOCA—PU具有更好的
拉伸強(qiáng)度和高模量，而MDI／BDO—PU具有更高的伸長(zhǎng)率
和更好的回彈性。
表2 聚氨酯彈性體力學(xué)性能的比較
2．3軟段對(duì)微相分離的影響
同時(shí)柔性鏈段也會(huì)對(duì)微相分離產(chǎn)生影響 。(1)柔性鏈
段的玻璃化溫度越低，越易微相分離。很明顯聚醚比聚酯
的鏈段柔軟，玻璃化溫度更低。(2)聚醚或聚酯鏈段的相
對(duì)分子質(zhì)量越大，構(gòu)成的聚氯酯越容易微相分離。(3)如
果柔性鏈段結(jié)晶會(huì)影響微相分離，且對(duì)微相分離不利。因
此為了使聚氯酯聚集態(tài)結(jié)構(gòu)能夠很好地微相分離，在選擇
多元醇的時(shí)候要盡量選擇聚醚多元醇和不易結(jié)晶的聚酯
多元醇，并且相對(duì)分子質(zhì)量盡量大。
3 zk性聚氨酯具有很好的強(qiáng)度和韌性
3，1軟硬段對(duì)聚氨酯強(qiáng)度和韌性的影響
聚氯酯樹(shù)脂成膜后，因在大分子結(jié)構(gòu)中含有相當(dāng)數(shù)量
的氨酯鍵和脲鍵等，從而使聚氨酯涂料具有優(yōu)良的耐磨性
和較高的強(qiáng)硬度，所以提高氫酯鍵和脲鍵的含量可以提高
漆膜的強(qiáng)硬度。而且聚氨酯樹(shù)脂由軟硬段組成，硬段賦予
強(qiáng)度和硬度，而軟段則賦予柔韌性和伸展性。軟硬段比例
可調(diào)，可以從極堅(jiān)硬調(diào)到極柔韌，賦予聚氯酯極好的強(qiáng)度
．28
如 ∞ 勰
Bd 、 爝莓f#
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和韌性 。在聚氯酯樹(shù)脂中，常通過(guò)調(diào)節(jié)NCO／OH的比值
改變軟硬段比增加氨酯鍵含量(圖2)和用胺擴(kuò)鏈 引入
脲鍵來(lái)提高強(qiáng)度。
圖2 NO0／0H對(duì)拉伸強(qiáng)度的影響
多元醇對(duì)聚氯酯的強(qiáng)度和韌性也有影響。聚酯多元醇
內(nèi)聚能和極性都很大，容易結(jié)晶，雖然是軟段，但是易結(jié)
晶，能賦予聚氨酯優(yōu)異的強(qiáng)硬度；而聚醚含有醚鍵，很容
易旋轉(zhuǎn)，柔順性比聚酯好，使聚氯酯具有較好的柔韌性和
延伸性 。通過(guò)改變多元醇也可以使聚氨酯樹(shù)脂同時(shí)具有
很好的強(qiáng)度和韌性。
3．2交聯(lián)和改性提高聚氨酯強(qiáng)度和韌性
我們還可以通過(guò)交聯(lián)和改性來(lái)進(jìn)一步提高聚氯酯的
物理性能。史娟等” 合成了具有良好強(qiáng)度和韌性的聚醚型
聚氨酯： 聚醚具有很好的柔順性， 但是強(qiáng)硬度不足，
TMp(-羥甲基丙烷)的加入使聚氨酯交聯(lián)， 可以增大氨酯
鍵的密度，提高漆膜的強(qiáng)度。環(huán)氧樹(shù)脂具有出色的粘接力、
高彈性模量、高強(qiáng)度和好的熱穩(wěn)定性等特點(diǎn)?。。 ，但其柔
韌性很差，易脆，可以用環(huán)氧樹(shù)脂來(lái)改性聚醚型的聚氨酯，
使膠膜具有很好的性能” 。
3．3微相分離提高聚氨酯強(qiáng)度和韌性
微相分離不僅使聚氨酯具有很好的彈性，同時(shí)還能賦
予高強(qiáng)度、高模量、高硬度。聚氯酯彈性體發(fā)生微相分離
后，硬段微區(qū)分布于軟段相中起著物理交聯(lián)點(diǎn)的作用，因
而可以顯著提高聚氨酯彈性的力學(xué)性能” 。發(fā)生微相分離
較完全的聚氨酯拉伸強(qiáng)度(實(shí)際拉伸強(qiáng)度能達(dá)1 50～200
MPa )明顯比不發(fā)生微相分離的聚氯酯高(不發(fā)生微相分
離的聚氯酯拉伸強(qiáng)度只有20～30 MPa )。
4提高水性聚氨酯的裝飾性
在裝飾性方面我們主要是要求涂料賦予塑料豐富的
色彩和良好的手感。在色彩方面我們要求漆膜樹(shù)脂透明，
這樣我們就可以通過(guò)添加助劑使涂料具有豐富的色彩。
普通的聚氯酯樹(shù)脂不具有很好的透明性” ，因?yàn)槲覀?
在追求聚氯酯優(yōu)良的力學(xué)性能的時(shí)候，往往忽視它的透明
性。要提高聚氨酯材料的透明性就要打破分子鏈的規(guī)整
性，降低其結(jié)晶度，可采取的方法有(1)選擇結(jié)構(gòu)不對(duì)稱
的原材料，如選擇結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的二異氰酸酯、擴(kuò)鏈劑和帶
支化結(jié)構(gòu)的多元醇等；(2)提高擴(kuò)鏈劑的官能度；(3)通
過(guò)合理的工藝設(shè)計(jì)提高軟、硬段的相混合程度 。
但是我們又要通過(guò)提高結(jié)晶性能來(lái)提高聚氨酯的粘
接力，這和透明性的要求之間又存在著不可避免的矛盾；
而如果通過(guò)增加大分子的極性來(lái)提高聚氨酯粘接力就可
以破壞大分子的規(guī)整性，使結(jié)晶不易進(jìn)行，提高漆膜的透
明度。丙烯酸改性的水性聚氯酯也同樣能夠克服這方面的
缺點(diǎn)。眾所周知，丙烯酸樹(shù)脂在色淺、耐光、耐候、保光、
保色及耐沾污等方面的性能極好，同時(shí)漆膜光亮豐滿，有
極好的裝飾性” 。在聚氨酯樹(shù)脂的合成過(guò)程中引入丙烯酸
基團(tuán)，并使其加成聚合，所合成的聚氨酯既具有聚氨酯的
性能，又具有丙烯酸的優(yōu)良性能，使漆膜的外觀得到很好
的改善” 。
5結(jié)語(yǔ)
綜上所述，在合成塑料用水性聚氯酯涂料的樹(shù)脂的時(shí)
候要注意以下幾點(diǎn)：
(1)為了提高樹(shù)脂對(duì)極性塑料的粘接力， 盡量使其結(jié)
晶， 或者是具有更好的極性。
(2)微相分離可以提高樹(shù)脂的力學(xué)性能。
(3)為了提高漆膜的外觀， 可以用丙烯酸來(lái)改性聚氧
酯。
雖然聚氨酯樹(shù)脂具有很多優(yōu)異的性能，但是在某些方
面仍然存在一些缺陷，而且要使多種優(yōu)異性能同時(shí)表現(xiàn)出
來(lái)也存在一定的難度，所以要通過(guò)不斷的探索研究才能使
水性聚氯酯涂料在塑料制品上得到更好的應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
1】 郭宇靖塑料用涂料的研究[J】河北化工，2002(6)：9—10
2】 陳艷麗，王昌明，周文濤ABS塑料用涂料的研制[J】．上海
涂料，2006，44(9)：7—9．
3】 張振英．楊淑麗塑料橡膠用膠粘劑[M】．北京：中國(guó)石化
出版社，2007
4】 戴家斌，張霽，許戈文 等側(cè)基帶有極性基團(tuán)(CN)的水性
聚氨酯的研究[C】．China聚氨酯2007第二屆水性聚氨酯技
術(shù)與應(yīng)用研討會(huì)會(huì)議論文集．83—85
5】 張宏元，王雪琴，夏萍，等鍍鋁膜用水性聚氯酯膠粘劑的
開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[C】China聚氨酯2007第二屆水性聚氨酯技術(shù)
與應(yīng)用研討會(huì)會(huì)議論文集．42—43
6】 傅明源，孫酣經(jīng)聚氨酯彈性體及其應(yīng)用[M】北京化學(xué)工
業(yè)出版社．2006
7】 劉涼冰，劉紅梅，賈林才PBA／MD J體系聚氨酯彈性體力學(xué)
性能的研究[J】中國(guó)膠粘劑，2007 16(9)：6—7．
(下轉(zhuǎn)第33頁(yè))
維普資訊 http://www.cqvip.com
表2 II型涂料產(chǎn)品技術(shù)要求
1)淺色是指以白色涂料為主要成分，添加適量色漿后配制成的淺色涂料形成的涂膜所呈現(xiàn)的淺顏色，按GB 15608～1995中4．3 2
規(guī)定明度值為6～9之間(三刺激值中的 ／>31．26)。
2)耐人工氣候老化性、耐鹽霧性、耐濕熱性試驗(yàn)時(shí)間也可根據(jù)使用場(chǎng)合的要求進(jìn)行商定。
(上接第29頁(yè))
8】 叢樹(shù)楓，喻露如．聚氨酯涂料[M】北京：化學(xué)工業(yè)出版社
2003
9】 邱圣軍，吳曉青，衛(wèi)小利水性聚氨酯涂料的制備與性能
研究[J] 應(yīng)用化工，2005，34(1 2)：760—762
10】 史娟，劉言富塑膠漆用的聚醚聚氯酯預(yù)聚物的研制【J】
浙江化工，2006，37(3)：5—6．
11】 羅建光，賴國(guó)隆，毛名飛，等．環(huán)氧樹(shù)脂改性水性聚氨酯
的研究[J]．涂料工業(yè)，2002(1 2)：1 23．
12】 姜守霞，孫威，周照毅環(huán)氧改性水性聚氨酯涂料的合成
研究[J]．應(yīng)用化工，2003，32(5)：17—21
13】楊惠弟水性聚氨酯涂料的研究與應(yīng)用[J] 山西化工，
2007，27(6)：27-29
鄧朝霞，葉代勇，黃洪 等環(huán)氧樹(shù)脂改性水性聚氨酯的
合成研究[J]功能材料，2007，38(7)：11 32—1 1 35．
包華，張志平羧酸型聚氯酯脲乳劑的微相分離結(jié)構(gòu)研究
[J]合成橡膠工業(yè)，1 996，1 9(5)：281—283
薛淑娥，劉菁，賈林才高透明度聚氨酯材料的研制【J]
聚氨酯工業(yè) 2007，22(3)：37—40
薛鋒，黃樹(shù)槐．透明聚氨酯樹(shù)脂材料的合成及性能研究[J]
華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，32(7)：98—1O1
陳振發(fā)，周師岳粉末涂料涂裝工藝學(xué)[M】上海：上?？?
學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1997
徐克文，趙石林丙烯酸改性水性聚氨酯乳液的合成及表
征【J]新型建筑材料，2006(7)：38～41．

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