聚氨酯涂料的分类、 固化机理和使用原料
发布时间： 2006-06-0320: 16
一、 聚氨酯涂料的特点
1 漆膜的耐磨性强， 聚氨酯涂料是各类涂料中耐磨性最好的， 同时优异的保护性和美观
的装饰性兼备。
2 聚氨酯漆膜的附着力强
3 漆膜的硬度调节范围宽
4 施工适应性好， 0℃、 室温、 高温均可固化。
5 漆膜的耐温性能好， 可制成耐高温的绝缘漆， 耐低温程度-40℃。
6 具有优良的耐化学品性和耐油性。
鉴于环保要求的限制， 溶剂型聚氨酯涂料面临严峻的挑战， 低 VOC 含量、 甚至无VOC 的
水性聚氨酯涂料和粉末聚氨酯涂料发展前景广阔。
二、 聚氨酯涂料的分类和固化机理
分为溶剂型和非溶剂型， 非溶剂型包括水性聚氨酯、 粉末聚氨酯、 无溶剂涂层。
1 溶剂型聚氨酯涂料
（一） 湿固化型
固化原理是含有端-NCO 的预聚物作成膜物质， 通过与空气中的水分反应生成脲键固化
成膜。
A 单组分湿固化聚氨酯涂料
此类涂料所-NCO 一般在10%-15%， 贮存要求较高， 生产和包装过程中严格控制水的侵蚀。
此类涂料的成膜物质， 是由大分子的多元醇， 如聚酯多元醇、 聚醚多元醇以及蓖麻油及
其醇解物与二异氰酸酯加成反应制备而成。 配方设计时要考虑： 多元醇分子量和官能度， 二
异氰酸酯的品种类型及-NCO 含量。
单组分湿固化聚氨酯涂料， 由于-NCO 含量高， 对湿气敏感， 一般不配制色漆。 施工时要
薄一些， 防止CO2 释放造成漆膜上的麻点和针孔。
B 双组分催化湿固化聚氨酯涂料
使用前要调入催化剂， 固化机理仍为湿固化。 常用的催化剂有叔胺类如二甲基乙醇胺、
甲基二乙醇胺、 四双（2-羟基丙基） 亚乙基二胺、 N-乙基吗啡啉以及羧酸盐如二月桂酸二丁
基锡、 环烷酸钴、 环烷酸钙、 环烷酸铅等。
为了改善漆膜的附着力、 耐溶剂性、 耐水性、 耐侯性等性能， 可用环氧树脂、 丙烯酸树脂、
醇酸树脂等， 通过物理混合、 接枝共聚或互穿网络（IPN） 等方法加以改性， 制成改进型双
组分催化湿固化聚氨酯涂料。 -NCO/-OH 最好为 2。
(二) 异氰酸酯与羟基反应固化型
固化机理基于典型的多元醇与异氰酸酯的反应。
A 封闭型聚氨酯涂料（单组分）
将多异氰酸酯或端异氰酸基的加成物或预聚物， 用封闭剂封闭起来， 使-NCO 暂时失活，
再同含有-OH 的组分混合， 成为单组分聚氨酯涂料。 施工时高温（100-150℃） ， 封闭剂解封
重新释放出-NCO， 与-OH 反应固化成膜。 不同的解封剂， 解封温度不同。
B-NCO/-OH 反应固化型聚氨酯涂料
此类涂料体系中， 异氰酸酯端封的加成物或预聚物与多羟基化合物反应。 使用前将两者
按一定比例混合， 可室温固化成膜， 也可高温下烘烤干燥成膜。 此类涂料性能的影响因素：
NCO/-OH 比例； 所使用多元醇的类型、 分子量、 官能度； 主链上氨基甲酸酯键和脲键的浓度和
分布； 交联密度及固化温度。 C 氧固化型聚氨酯该性油
有称氨酯油或氨酯醇酸树脂， 它是由 TDI 与含羟基的干性油（碘值在150 以上） 衍生物
的反应产物， -NCO/-OH 不大于1， 固化机理依靠干性油中分子中的不饱和键的氧化聚合作用
固化成膜。 加入钴、 铅、 锰的环烷酸盐作催干剂， 能加快固化。
三、 非溶剂型聚氨酯涂料
1 水性聚氨酯涂料
以水性聚氨酯为基料， 水为分散介质。 为得到稳定的聚氨酯乳液， 有两种制备方法即外
乳化法和内乳化法。 外乳化法是在溶剂的存在下， 将疏水性的聚氨树脂经过扩链加入乳化剂
（烷基磺酸盐、 季铵盐等） ， 在水中高速搅拌强行乳化分散， 再脱除溶剂， 得到聚氨酯乳液
或者将端-NCO 基预聚体在水中， 加入乳化剂进行乳化， 然后脱除溶剂。 外乳化法应用较少。
内乳化法在聚氨酯分子链节中引入亲水基团。 目前较广泛使用的有三种类型， 即单组分、 双
组分、 改良型。
A 单组分水性聚氨酯涂料
先合成预聚体， 制备预聚体的原料为水溶性的聚醚二醇（如聚乙二醇或含有 10%-40%氧
化乙烯嵌段的 EO 与 PO 共聚物） ， 再进行封闭-NCO。 热反应成膜。
B 双组分水性聚氨酯涂料
机理是水的蒸发速度远远大于-NCO 与-OH 和 H2O 的反应速度， 虽然体系水过量， 但仍以-NCO
与-OH 的反应为主。 C 改良型水性聚氨酯涂料
在聚氨酯水分散体中进行丙烯酸酯类单体的聚合， 是该类涂料生产的主要途径。 紫外光
固化水性聚氨酯涂料是制备分散体时， 在分子结构中引入双键， 并加入光引发剂， 施工时
借助电子束或紫外光引发固化。
2 粉末聚氨酯涂料
主要由羟基组分和异氰酸酯固化剂组分组成， 由于无溶剂， 为 100%涂料量， 粉体粒度
为 40～60 微米。 羟基组分主要选择低结晶度羟基饱和聚酯， 分子量在2000～5000 之间， 玻
璃化温度高于贮存温度， 以保证贮存期内不凝结。 通常选择对苯二甲酸的乙二醇、 新戊二醇
混合多元醇的聚酯。 TMP 的加入， 可改善涂料的性能。 间苯二甲酸制备的聚酯， 同样能调节涂
膜性能。 异氰酸酯组分为封闭型的多异氰酸酯或加成物， 如己内酰胺封闭的 TDI 或IPDI 加成
物是该类涂料传统的固化剂。 除以上两组分外， 粉末涂料只能含颜料和流平剂以及骨架填料
3 无溶剂聚氨酯涂料
使用原料主要有端羟基多元醇（聚酯多元醇、 聚醚多元醇、 端氨基聚醚等） 。 异氰酸酯选
用 MDI， 若要求耐侯性， 可选用 HDI 或TMXDI。 扩链剂可选用低分子二醇或二胺； 交联剂可选
用 TMP 或季戊四醇。
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