水性PU樹脂知識大全

  水性PU樹脂，即水性聚氨酯樹脂，PU是聚氨酯的英文polyurethane的縮寫。水性PU樹脂就是通過水代替有機溶劑作為分散介質(zhì)的聚氨酯體系，是一種新型環(huán)保型高分子材料。因其優(yōu)異的環(huán)保性、優(yōu)良的機械性能，以及與其他水性樹脂的相容性好，水性PU樹脂被廣泛的應(yīng)用作膠粘劑、涂料、涂層類產(chǎn)品。

水性PU樹脂的合成：

  水性PU樹脂的合成一般是先將二異氰酸酯、低聚物多元醇、擴鏈劑進(jìn)行預(yù)聚反應(yīng)，這一步的反應(yīng)機理屬于逐步聚合反應(yīng)。反應(yīng)生成一定分子量預(yù)聚體或高分子量的PU樹脂后，再采用相轉(zhuǎn)移法將其乳化在水中，即可合成水性PU樹脂。

水性PU樹脂合成原料：

  多異氰酸酯：常用的品種有芳香族二異氰酸酯，包括TDI、MDI；脂肪族二異氰酸酯HDI和脂環(huán)族二異氰酸酯IPDI、HMDI等等。芳香族PU的力學(xué)性能較好，不過由于苯環(huán)的存在，不耐黃變、其熱活化溫度較高，限制了其應(yīng)用范圍。脂肪族或脂環(huán)族PU的耐水解性能、儲存溫度性也比芳香族聚氨酯要好，更具有優(yōu)異的耐黃變性能。高品質(zhì)的水性PU樹脂一般均采用脂肪族或脂環(huán)族異氰酸酯合成。

  大分子多元醇：水性PU樹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、聚四氫呋喃醚、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轉(zhuǎn)，具有較好的柔順性，較好的低溫性能，并且醚基不易水解，耐水性能優(yōu)于聚酯型聚氨酯。但由于聚酯本身的耐水解性較差，故一般原料制得的聚酯型水性聚氨酯，其儲存周期相對較短。

  擴鏈劑：小分子擴鏈劑有1,4-丁二醇、乙二醇、已二酸醇、乙二胺等，親水?dāng)U鏈劑是對端異氰酸酯及的聚氨酯預(yù)聚體進(jìn)行擴鏈的同時引入親水性基團的物質(zhì)，分為陰離子型、陽離子型和非離子型三種，常用的有二羥甲基丙酸（DMPA）、乙二氨基乙磺酸鈉、二乙烯三胺、甲基二乙醇胺等。這些結(jié)構(gòu)中通常帶有羧基、磺酸基或仲氨基，當(dāng)其側(cè)鏈掛到聚氨酯分子鏈上，會使PU鏈段上帶有能被離子化的功能性集團。

  中和劑：也叫成鹽劑，能將羧基、磺酸基等基團反應(yīng)形成聚合物鹽或者生成離子基團的試劑。陰離子型水性PU使用的中和劑主要有三乙胺、氨水、氫氧化鈉等，陽離子型水性PU使用的中和劑主要有醋酸、CH3I、環(huán)氧氯丙烷等。

溶劑：常用的溶劑是丙酮，因為水性PU在反應(yīng)過程中黏度會增大，導(dǎo)致攪拌困難，反應(yīng)不充分，加入丙酮以降低粘度，利于攪拌使反應(yīng)充分。丙酮沸點低，合成后將水性PU中的丙酮脫除即可。

水性PU樹脂的性能優(yōu)勢：

  1.因為分散介質(zhì)是水，所以無毒、不易燃燒、不污染環(huán)境、節(jié)能安全可靠。運輸安全，工作環(huán)境好。體系中不含有毒的-NCO基團，產(chǎn)品無有毒溶劑殘留，產(chǎn)品安全、環(huán)保。

  2.水性PU樹脂的透濕透氣性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于同類溶劑型PU產(chǎn)品，因為水性PU樹脂的親水性強，因此和水的結(jié)合能力強，產(chǎn)品具有很好的透濕透氣性。

  3.水作為連續(xù)相，使得水性聚氨酯體系粘度與聚氨酯樹脂分子量無關(guān)，且比相同固含量的溶劑型PU粘度低，加工方便，易操作。

  4.水性PU樹脂體系可以與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樣化、優(yōu)異的PU乳液。

  5.水性PU樹脂成膜性能好，粘接牢固，耐寒、耐水、耐溶劑、耐磨。因其軟硬度可調(diào)，大大的拓寬了水性PU樹脂的應(yīng)用領(lǐng)域，硬的水性PU可作為水性地坪漆、水性木器漆，軟的水性PU可用作織物的柔軟涂層整理等等。

水性PU樹脂的應(yīng)用領(lǐng)域:

  材料復(fù)合：PVC、PP、ABS、XPE、PU、PET、木材、布、紙張等材料的粘接復(fù)合；

  汽車內(nèi)飾膠：汽車內(nèi)飾包覆膠（門內(nèi)板、儀表臺、扶手等包覆），汽車內(nèi)飾植絨膠（儲物盒、密封條、后備胎蓋板等植絨）。

  植絨膠水：可用在各種塑料件（PVC、ABS、PU...）、海綿、金屬件等材料上的靜電植絨。

  真空吸塑膠：聚氯乙烯（PVC）等軟體材料和密度板、刨花板、木材等的真空吸塑成型，應(yīng)用在免漆門、櫥柜、電腦桌、音箱板等。

  金屬、玻璃、石材、木材、橡膠、塑料、織物等材料的涂料（涂層），作為金屬、玻璃、石材等涂層，起到表面增強增亮、耐磨損抗老化、耐溶劑防腐蝕、耐高低溫耐酸堿等優(yōu)異性能。作為織物整理時，可起手感柔軟舒適、防水透氣透濕、顏色明亮美觀、防皺防縮抗起球等作用。

水性pu樹脂的顏色：

  水性pu樹脂在合成時會由于原料的區(qū)別、配方組成等有著不同的影響，顏色會從白、白透、透、透亮的等不同顏色。另外可根據(jù)不同要求添加水性的顏料，從而使乳液展現(xiàn)出不同的顏色。如玻纖浸潤過程中，可添加不同顏料，使玻纖更具有美觀。測試在PET膜時上粘接性能時，由于pu樹脂干燥后膜是透明的，不利于觀察與測試，添加一些色漿后可以使涂膜直觀方便測試。

水性pu樹脂氣味：

  一般來說，水性pu樹脂是沒有刺激性氣味的，只有著淡淡的樹脂味道，陽離子水性pu樹脂可以聞到輕微的酸味，如白醋味道一樣。另外針對某些行業(yè)如化妝品行業(yè)的指甲油、紋身貼等，水性pu樹脂中還可以添加香料，使產(chǎn)品有著特別的香味。

水性pu樹脂粘度：

  水性pu樹脂濃度梯度范圍很廣，粘度小的可以有水一般流動性能，大到可以和牙膏一樣粘稠。如需要噴涂，粘度不能太大，反之會堵住噴槍，造成施工麻煩；在做海綿與布復(fù)合或者海綿上植絨（粉撲植絨）時，需要考慮到膠水滲透到海綿中的情況，需要通過調(diào)節(jié)粘度使pu樹脂恰好可以停留在海綿表面，這樣效果最好。做瓷磚、地板、墻面縫隙美縫劑時，因為這些縫隙比海綿的縫隙大的多，則需要通過增稠劑把pu樹脂調(diào)成和牙膏一樣，不能有流動性。

水性pu樹脂固含量：

  水性pu樹脂固含一般不會超過50%，在30-40%居多，這樣也有利于生產(chǎn)和運輸。水性pu樹脂可以與水以任意比例互溶，對于某些織物整理，需要把水性pu樹脂稀釋幾十倍甚至更多，然后把織物浸潤到水性pu樹脂乳液中，干燥后即可獲得一些特殊的性能（防起毛、提升手感、高亮等）。

水性pu樹脂pH：

  有陰離子水性pu樹脂，pH＞7；非離子水性pu樹脂，pH=7,主要針對有耐電解質(zhì)要求時使用水性pu樹脂；陽離子水性pu樹脂，pH＜7，針對酸性環(huán)境中使用，如與其他酸性乳液共混，則可以選用陽離子水性pu樹脂。

水性pu樹脂膜軟硬度：

  水性pu樹脂可以通過調(diào)整配方把膜可以從軟而韌調(diào)整到硬而強，軟的斷裂伸長率達(dá)到1500%以上，硬的硬度可以達(dá)到2H以上，大部分水性pu樹脂成膜溫度要求不是很高，低溫也可以成膜。

水性pu樹脂固化劑：

  有多異氰酸酯固化劑或氮丙啶類固化劑等，針對有耐水、耐溶劑、耐溫等要求，而水性pu樹脂本身達(dá)不到這種要求的，通過添加固化劑可以有效的提升耐水、耐酒精等性能。

水性pu樹脂相關(guān)助劑：

  水性pu樹脂主要使用的助劑有針對粘度調(diào)節(jié)所使用的增稠劑；混合攪拌過程或者運輸過程產(chǎn)生氣泡所使用的消泡劑；流平性不好、縮孔等需要添加流平、潤濕劑等；與其他不同酸堿性乳液相混合時防止體系不相容所需要添加的pH調(diào)節(jié)劑；不同應(yīng)用場景下對膜的干燥速度要求不一樣，則需要添加成膜助劑或低沸點的溶劑增加干燥速度。

水性pu樹脂干燥速度：

  由于是水性的，水分的揮發(fā)不如有機溶劑揮發(fā)的快，所以水性pu樹脂干燥速度慢，另外干燥速度還與涂膜的厚度、環(huán)境溫度、濕度有關(guān)系。涂膜太厚，表面一層先干燥后形成致密的膜，從而很大程度影響內(nèi)部水分子的揮發(fā)，從而需要更長的時間才可以干燥完全。溫度高，水分子運動加快，會更快的流向環(huán)境中去，加快干燥速度；濕度過高，環(huán)境中的水分子抑制pu樹脂中水分子的擴散，從而降低干燥速度。

水性pu樹脂的價格：

  這可能是我們比較關(guān)注的問題，部分消費者只是聽說水性pu樹脂好，然后都去買水性pu樹脂。例如市面上熱門的水性pu防水涂料，每公斤價格在幾塊錢左右，這類防水涂料打著水性pu的牌子，蹭水性pu的熱度。這類防水涂料有的是水性pu樹脂和其他高分子乳液相混配的，有的根本就不含水性pu樹脂。真正純的水性pu樹脂價格一般在每公斤20以上，性能要求高的價格則會更高。