张敏1 黄静2
1.广西华都建筑科技有限公司 广西 南宁 530031；
2.广西壮族自治区产品质量检验研究院 广西 南宁 530007
摘要：聚氨酯涂料以其优异的附着力、耐磨性、装饰性等优良性能，在涂料行业中占有非常重要的位置。作为一种新型、高档耐用的合成树脂涂料，深受市场青睐。本文简要介绍聚氨酯涂料的发展现状及应用前景。
关键词：聚氨酯；涂料；应用前景
聚氨酯涂料是涂料工业中发展最快的品种之一，其性能优良，品种繁多，应用广泛，可用于飞机、船舶、车辆涂装，木材、家俱、皮革的表面涂装，建筑物涂装，防腐涂装等等。由于它可以在常温、低温固化，施工方便；且可用很多树脂进行改性，具有良好的弹性、耐候性和装饰性，因此发展前景非常好。国外的聚氨酯涂料生产技术已经相当成熟，其环保标准和安全性也相对很高。在我国，生产聚氨酯涂料的企业有上万家，由于成本、资金、技术等各方面的原因，中高端产品市场一直被少数大型外商独资企业、合资企业和国内大规模涂料生产企业占据半壁江山，而众多的个体、乡镇小企业则以中低端市场为主。由于技术门槛低，国内涂料市场进入生产的作坊式小企业众多，由此造成的结果是产品质量参差不齐，严重危害涂料行业的健康发展。
一、几种常见聚氨酯涂料性能特点
聚氨酯涂料可以分为单组分聚氨酯涂料和双组分聚氨酯涂料。双组分聚氨酯涂料一般是由异氰酸酯预聚物和含羟基树脂两部分组成，通常称为固化剂组分和树脂组分。聚氨酯是由多异氰酸酯和多羟基化合物聚合而成，在聚氨酯大分子中，由于存在大量的氢键，分子间作用力大，大分子链对多数化学物质稳定，所以以聚氨酯为成膜物质而配成的聚氨酯防腐涂料具有优良的耐化学腐蚀性、抗渗透性、耐磨性、坚韧性以及强的附着力等特性，而且在聚氨酯大分子中可变化的因素很多，可以根据不同的实际需要进行分子设计和分子结构调整。
1、聚氨酯树脂改性油涂料
该涂料是以甲苯二异氰酸酯代替苯酐和干性油的醇解物反应而制成的单组份涂料产品，习惯上简称氨酯油。在其分子中不含活性异氰酸酯基，主要依赖于干性油中的不饱和双键，在钴、锰、铅等金属催干剂的作用下而氧化聚合成膜。由改性油制成的聚氨酯树脂涂料，其光泽、丰满度、硬度、耐磨耐水、耐油和耐化学腐蚀等均比醇酸树脂涂料好，且氨酯油的贮存稳定性好，无毒并有利于制造色浆，施工方便，价格低廉。一般用于室内木器家具、地板、水泥表面的涂装及船舶等防腐蚀涂装。但其流平性差、漆膜耐候性差，户外使用易泛黄且色漆容易粉化等缺点，很大程度上限制了其使用领域。
2、湿固化聚氨酯树脂涂料
该涂料是以多异氰酸酯和含羟基化合物，如环氧树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂等所合成的预聚物为基础制成的单组份涂料。预聚体中含有活泼的-NCO端基，它可与空气中的潮气反应，交联固化，形成坚韧的涂膜。固化的涂膜含有大量的脲健及氨基甲酸酯健，由于氢键等的作用，涂膜坚硬且具有良好的耐磨、耐油、耐化学腐蚀、附着力和耐冲击性。此外涂膜电绝缘性能良好，短期内可耐200℃左右的高温且涂料可在潮湿环境下施工。因此被广泛地用于潮湿地区的建筑、水泥、金属、砖石等物面的涂装，也可以用作防核辐射的保护涂层。
3、封闭型聚氨酯树脂涂料
封闭型多异氰酸酯与含羟基树脂组成合装的单组分罐装涂料，也称为单组分热固性聚氨酯涂料。这类涂料的活性异氰酸酯基被封闭剂封闭，在室温下稳定，能长期储存，只有在高温加热下，封闭剂才能释放出来，异氰酸酯才能与羟基发生固化反应。封闭型聚氨酯涂料硬度高、附着力强、抗划伤性良好，涂膜不易剥落，可自锡焊；耐溶剂性、耐药品性能良好；电绝缘性优良。封闭型聚氨酯涂料主要用作卷材涂料、汽车OEM的中涂层、粉末涂料、电泳涂料、漆包线涂料。
4、催化固化型聚氨酯树脂涂料
催化固化型聚氨酯树脂涂料是以含异氰酸酯预聚物为甲组分，以催化剂为乙组分，二者分别包装的双组份涂料。使用时将两组分按规定比例混合均匀便可涂装施工，成膜机理与湿固化聚氨酯树脂涂料相同。它的特点是可在低温下固化，固化速度较快，一般只需1h～2h涂膜即可实干，并且具有附着力强、耐水性好、耐磨性好和光泽好等优点，但不适宜配制色漆，因为颜料分散困难。常作为清漆用于木材、混凝土、石油化工设备等的涂装。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
5、羟基固化型聚氨酯树脂涂料
羟基固化型聚氨酯树脂涂料主要有聚酯聚氨酯涂料、聚醚聚氨酯涂料、丙烯酸树脂聚氨酯涂料等。是以含多异氰酸酯基的加成物为甲组分，含羟基的聚酯、聚醚、丙烯酸树脂、有机硅树脂、醇酯树脂及环氧树脂等为乙组分，二者分别包装的双组份聚氨酯涂料。使用时，需按一定比例混合均匀。其成膜机理是甲组分中的-NCO基团与乙组分中的-OH基，进行加成聚合反应，逐步扩链从而固化成膜。为了加速该类型涂料的固化速率，常常需要加入微量的辛酸锌、二丁基月桂酸锡等作为催化剂。可根据所采用的甲、乙组分种类或配比的不同，制得一系列各具特色，性能各异的涂料产品，满足于各方面的使用要求。
二、聚氨酯涂料的应用领域及市场前景
1、聚氨酯木器涂料
近年来木器家具行业的发展对涂料质量的要求不断提高。传统木器家具涂料硝化纤维素漆溶剂含量约为80%及酸固化涂料释放甲醛，都不适应环保要求。聚氨酯涂膜的各方面的性能均优于其他系列的涂料，加之其固体分高，减少了施工道数，可有效缩短工期，常温下干燥迅速，涂膜平整丰满，已成为高档家具用户必选的涂料。我国聚氨酯木漆家具涂料中，单组分聚氨酯木器家具涂料以聚氨酯醇酸（氨酯油）为主，双组分聚氨酯木器家具涂料的NCO基组分以TDI加成物和HDI缩二脲居多，TDI加成物包括TDI/TMP加成物和蓖麻油多元醇预聚物/TDI的加成物，目前主要研究改善产品的色泽和降低残留单体含量以及使用改性的TDI三聚体等。再者聚氨酯木器家具涂料由单一品种迅速向多品种、系列化或配套产品发展，包括开发聚氨酯清漆、磁漆、木器封闭底漆及专用助剂和稀释剂等，出现了各种美术漆、高光、亚光及无光面漆，银珠银光面漆，金属闪光漆等，使得聚氨酯木器涂料具有优异而美观的装饰性能，从而也得到了更广泛的应用。
2、聚氨酯防腐涂料
聚氨醋树脂涂料的优点在于可以低温固化，它与环氧底漆的配合使用可以成为重防腐涂装体系。与其他涂较好的经济效益及低有机挥发物标准赢得越来越多用户的认可，现已成功应用于桥梁、港口机械、工厂设备、管道及机场、体育场馆等建筑设施。此外聚氨酯涂料弹性好，湿固化聚氨酯涂料能全天候施工，可用多种树脂改性（如环氧、聚烯烃和氯磺化橡胶等）等特点，造就了其非常好的发展前景。十多年来，我国各种工程用聚氨酯防腐蚀涂料也有较大的发展，如聚氨酯导电油漆，具有良好的防静电、防腐蚀及耐油等性能，成功地解决了油罐内壁静电隐患及防腐蚀问题。
在全球范围内，随着对工程涂层保护功能及外观要求的不断提高，聚氨酯在钢结构防腐蚀领域的应用也在不断发展。除了常规双组分聚氨酯技术外，单组分湿固化聚氨酯和天氡氨酸酯聚脲也拓展了聚氨酯在防腐蚀涂料领域的应用空间。湿固化聚氨酯与天氡氨酸酯聚脲同时具备了覆涂间隔短、固化反应快等特点，两种产品在同一系统共同使用，一方面，使其快速特性叠加，形成快速处理涂层系统。而另一方面，湿固化聚氨酯与天氡氨酸酯聚脲同时具备优越的耐腐蚀性能，二者配套使用又强化了体系高功能、重防腐的工程优势。
3、聚氨酯塑料涂料
近些年来，塑料涂料已广泛应用于手机、电视机、电脑、汽车、摩托车配件等领域。我国的塑料涂料是自20世纪80年代初开始起步的，随着塑料制品行业的快速发展，塑料涂料的发展势头迅猛，尤其在汽车工业领域增长明显。汽车保护膜材料要求韧性好、耐久性好，不受气候和温度变化影响，即使曝露在户外阳光下，数年之后也不泛黄开裂，具有极好的光学透明度，光透过率高达94%，而雾浊水平低于1%，透过保护膜能显示出汽车涂层的本色。随着水性聚氨酯涂料的研究和发展，聚氨酯薄膜逐渐被用于包覆汽车发动机罩前缘、汽车前后保险杠、车门下围板、钥匙锁装置、门锁把手、轮罩边缘、面漆以及其他需要保护的部位。一般来说，水性聚氨脂涂料不需要额外添加乳化剂或分散剂，因为它的分子结构和大小可以根据性能进行灵活调节。与乳胶涂料相比，具有更好的低温成膜特性，不需要额外添加成膜助剂或增塑剂。水性聚氨酯涂料几乎对所有常用的塑料基材都有良好的附着性，并具有杰出的耐久性和耐冲击性。另外，可以通过交联反应来改性水性聚氨酯涂料，以增强其耐溶剂和耐化学品性，并获得高光涂膜，这对汽车色彩设计人员来说是相当重要的。
综上所述，聚氨酯因其卓越的性能而被广泛应用各个领域，并发挥着极大的作用。在未来，对环保、健康、安全的关注将持续影响聚氨酯涂料市场的发展。随着溶剂型聚氨酯涂料在人类和生态环境中的应用越来越广泛，有必要采用绿色涂料取代溶剂型涂料。绿色涂料的开发与推广已成为二十一世纪涂料发展的主要方向。而水性聚氨酯涂料因其经济、节能、环保、安全等特点，成为聚氨酯涂料未来发展的必然趋势，具有广阔的发展前景。
参考文献
[1]杨忠敏.聚氨酯涂料及其应用前景[J].涂装与电镀,2011(6):12-15.
[2]徐立娜,赵聪,张九天.浅谈聚氨酯涂料现状及发展趋势[J].化工管理,2016(8).
[3]朱则刚.水性聚氨酯涂料市场前景乐观[J].涂料与应用,2011(3):10-13.
[4]刘道春.聚氨酯涂料应用前景[J].化学工业,2013,31(5):31-35.
论文作者:张敏1,黄静2
论文发表刊物:《防护工程》2018年第12期
论文发表时间:2018/10/18
标签：聚氨酯论文; 涂料论文; 树脂论文; 羟基论文; 涂装论文; 木器论文; 性能论文; 《防护工程》2018年第12期论文;