摘要：以丙烯酸乳液为成膜物的建筑墙面涂料（俗称乳胶漆），具有优异的耐候性、耐碱性和耐洗刷性，在建筑内、外墙中已得到广泛的应用，但丙烯酸乳液具有热塑性的特点，所制得的涂料在耐溶剂性、耐磨性等方面不能满足一些高档墙面及地坪行业的需求，从而限制了它的应用。经过多年的发展，水性双组份聚氨酯涂料已成为涂料领域研究的热点，因为它能将水性涂料低挥发性有机化合物（VOC）和溶剂型双组份聚氨酯的优异性能相结合。本文主要探索了制备高性能的水性双组份聚氨酯建筑涂料内容。
关键词：水性双组份聚氨酯；防水涂料；多功能应用
涂料是一种呈现流动状态或可液化的固体粉末状态或厚浆状态的，能均匀涂覆并且能牢固地附着在被涂物体表面的成膜物质，能对被涂物体起到装饰作用、保护作用及特殊作用。建筑涂料是指涂布于建筑物表面，能够在建筑物表面附着，形成完整保护膜，起到装饰（如各种颜色）、保护（如防止混凝土碳化）、特殊功能（如防霉，导电，耐磨）的一种成膜物质。建筑涂料是按照涂料使用用途分类的，是涂料一大分支，一般使用于建筑物内墙、外墙和地面等。
1 水性双组份聚氨酯涂料
水性双组份聚氨酯涂料是一种以水为分散介质，它主要由水性多元醇和亲水改性的聚异氰酸酯固化剂组成，将双组份溶剂型聚氨酯涂料的耐溶剂和耐磨性等优良性能和水性涂料的低挥发性有机化合物（VOC）结合起来，成为近年来高校和涂料企业研究的热点。近十年来在涂料原材料市场中，水性产品的重要地位和所占份额保持稳定增长。一方面是因生态目的或法规（VOC指标）驱使其发展，另一方面也是由于经济利益驱动。特别当原油价格飙升时，为了避免大量有价值的原料如有机溶剂等直接释放至大气中，必须使用昂贵的方法将其回收或焚烧除尽。此外，在安全方面，需考虑防范有机溶剂对人体健康的毒害和消防安全的支出。
1.1 水性双组份聚氨酯的组成
水性双组份聚氨酯涂料一般由含羟基的水性多元醇组分和聚异氰酸酯固化剂组成，在使用前将两个组分混合均匀。选择合适的含羟基的水性多元醇和聚异氰酸酯固化剂是制备高性能的水性双组份聚氨酯的前提。
水性多元醇组分。聚氨酯涂料性能不仅受多异氰酸酯影响，且在很大程度上也取决于所用含羟基官能团的共反应物多元醇。
聚丙烯酸酯多元醇。目前用于水性双组份聚氨酯涂料的分散体按照制备方法不同，可分为一级分散体（乳液型多元醇，可直接在水中通过乳液聚合或悬浮聚合制得）和二级分散体（先在溶剂中聚合，然后用氨中和，分散于水中）。
1.2 水性双组份聚氨酯涂料的应用
水性双组份聚氨酯涂料体系以其高质量、低污染被广泛采用，且迅速继续获得重视。其施用方法基本与溶剂型聚氨酯无甚差异。通常水性双组份聚氨酯涂料可以采用刷涂、刮涂、浸涂或喷涂等常规施工方法。一般来讲溶剂型双组份聚氨酯涂料的应用领域都能够使用水性双组份聚氨酯涂料，如木质家具、工程机械、塑料产品、建筑地坪和墙面及其它各种领域，具体为：
1）木器涂料
水性双组份聚氨酯涂料最先用于木器和家具工业，作为涂装厨房和办公室家具的着色体系。其由含羟基的丙烯酸酯多元醇和端羟基聚氨酯分散体（或其组合物）与亲水改性脂肪族聚异氰酸酯固化剂配制而成。采用柔韧化HDI型固化剂和高玻璃化转变温度的多元醇，可以大大缩短干燥时间。松木是最常用来制造窗框的木料。特别在许多树枝留下的木材节孔处，可能由于酚组分从木材浸出，结果发生变色，且附着力差。基于丙烯酸多元醇的高度交联的水性双组份聚氨酯体系，已被证实可作理想的阻隔涂料。
2）一般工业涂料
一般工业涂料是指涂料在不同金属基材（如工程机械，车辆底盘及其他工业消费品）上的工业应用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆典型基材是铝，未处理的钢板以及镀锌或磷化的钢板。为进一步提高涂料的抗性和耐化学品性，混合使用低粘度疏水性和亲水性聚异氰酸酯，可优化固化剂的混合和所得漆膜的品质。水性双组份聚氨酯面漆在工业涂装中的应用日益广阔。其应用例包括：农业机械、车辆底盘和部件、墙体构件、门和窗框、工业机械、槽罐、板架构件和钢制家具。由水溶性丙烯酸多元醇与疏水性HDI型聚异氰酸酯配制的水性双组份聚氨酯涂料以及由含羟基丙烯酸二级分散体与亲水改性多异氰酸酯配制的涂料可以用于一般工业的维护，配制的涂料活化期能有4~8小时，性能优良。
3）塑料涂料
无论在汽车、电子和家用电器械等应用领域，还是在运动休闲领域，塑料均已成为不可或缺的材料，例如在汽车内饰件和3C电子消费产品行业，塑料已经取代了大部分金属和木材。在其表面使用聚氨酯涂料可以改变塑料制品手感、外观和同时增加产品的附加值等。水性双组份聚氨酯涂料可使用在常见的塑料底材上，如ABS工程塑料、PC/ABS复合塑料等。
4）交通运输工具涂料
在交通运输工具领域（公共汽车、卡车、飞机和火车），涂料应用于整个车辆，体积较大，不能在高温下固化。但其性能却要求接近汽车原厂OEM高温烤漆的涂装性能。聚氨酯涂料在交通运输工具中的应用成功，从根本上易于解释，目前尚无其他涂料体系能在室温条件下交联，且所得的性能非常接近汽车OEM高温烤漆的涂装性能而且耐候性较好。自21世纪开始，水性双组份聚氨酯体系已经成为欧洲铁路车辆的最大应用之一，其中近五年来，德国对火车和机车的修补、维护已有80~90%采用了水性双组份聚氨酯涂料。在此过程中，水性双组份聚氨酯中涂和面漆已被多年实际应用证明是可行的。
2 水性双组份聚氨酯涂料制备工艺
2.1 树脂（羟基多元醇）组份的生产
将水预先加入搅拌容器中，在搅拌状态下依次加入消泡剂、润湿剂、分散剂、颜填料等，高速分散（2000转/分钟）10~20分钟，然后使用砂磨机研磨至需要的细度（≤20µm），再加入消泡剂、水、增稠剂等其它助剂，最后搅拌10~20分钟，出料，即为A组份。
2.2 固化剂（异氰酸酯）组份的生产
如不需要稀释，直接包装使用。如需稀释，则将固化剂和聚氨酯级溶剂（水分含量小于500ppm）直接混合均匀包装，为B组份。
2.3 水性双组份聚氨酯的混合
将B（含异氰酸酯）组份以一定的比例加入到A（含羟基多元醇）组份，手工搅拌混合均匀后，根据不同的施工方法，用去离子水调整到施工粘度，搅拌均匀，用120目纱布过滤，静置5~10分钟后使用。
通过研究配方中各组份对水性双组份聚氨酯混合后粘度的变化，发现TT-935碱溶胀丙烯酸稠剂和SN5040分散剂对混合后粘度增长明显，不利于施工粘度的稳定性。超细粒径的颜填料如R960（钛白粉）需要和适合的表面积活性剂一起使用，才能保持混合后粘度的稳定性。对水性双组份聚氨酯涂膜的红外光谱表明异氰酸酯根和羟基发生反应，生成氨基甲酸酯键。过量的异氰酸酯和水继续反应，七天后涂膜的化学反应基本结束，－NCO根消失。
综上所述，涂料是一种呈现流动状态或可液化的固体粉末状态或厚浆状态的，能均匀涂覆并且能牢固地附着在被涂物体表面的成膜物质，能对被涂物体起到装饰作用、保护作用及特殊作用。本文使用商业化的多元醇分散体与亲水改性的聚异氰酸酯固化剂为主要原料，制备了高性能的水性双组份聚氨酯建筑涂料。
参考文献：
[1]朱德勇.水性双组份聚氨酯建筑涂料的应用探索研究[D].上海交通大学，2012.
[2]吴丙照，沈剑平，许乾慰，张鑫.双组份水性聚氨酯涂料在家装木器漆中的研发及应用[A].《涂料工业》杂志、中国化工学会水性技术应用专业委员会、中国化工学会涂料涂装专业委员会.2016水性技术年会论文集[C].《涂料工业》杂志、中国化工学会水性技术应用专业委员会、中国化工学会涂料涂装专业委员会：，2016：5.
论文作者:甄俊生
论文发表刊物:《基层建设》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/17
标签：聚氨酯论文; 水性论文; 涂料论文; 固化剂论文; 羟基论文; 散体论文; 异氰酸论文; 《基层建设》2017年第16期论文;