簡  介：

水性聚氨酯涂料是以水性聚氨酯樹脂為基料，以水為分散介質的一類涂料，具有生產成本低、不燃、無毒、不污染環境、節省有機溶劑等優點。此外，它還保留了傳統的溶劑型聚氨酯涂料的一些優良性能，對紙張、木材、纖維板、塑料薄膜、金屬、玻璃和皮革等均有良好的粘附性。水性與溶劑型聚氨酯樹脂相比，其毒性小、保色性優異。

種 類：

目前水性聚氨酯涂料主要包括單組份水性聚氨酯涂料、雙組份水性聚氨酯涂料和改性聚氨酯涂料。

Ø  單組份水性聚氨酯涂料

單組份水性聚氨酯涂料是應用最早的水性聚氨酯涂料，具有很高的斷裂延伸率（可達800 %）和適當的強度（可達20 MPa），并能常溫干燥，但耐水性和耐溶劑性很差，硬度、表面光澤度和鮮艷性都較低。它是以水性聚氨酯樹脂為基料并以水為分散介質的一類涂料。因為高分子量化合物不能形成良好而穩定的水分散體，所以傳統的單組份水性聚氨酯涂料通常是較低的分子量或低交聯度。

目前的品種主要包括熱固性聚氨酯涂料和含封閉異氰酸酯的水性聚氨酯涂料等幾個品種：  

① 熱固性聚氨酯涂料

交聯的聚氨酯能增加其耐溶劑性及水解穩定性。聚氨酯水分散體在應用時與少量外加交聯劑混合組成的體系叫熱固性水性聚氨酯涂料，也叫做外交聯水性聚氨酯涂料。

② 含封閉異氨酸酯的水性聚氨酯涂料。

該涂料的成膜原料由多異氰酸酯組分和含羥基組分兩部分組成。多異氰酸酯被苯酚或其它含單官能團的活潑氫原子的化合物所封閉，因此兩部分可以合裝而不反應，成為單組分涂料，并具有良好的貯藏穩定。早期的內交聯劑有碳化二亞胺和甲亞胺，在聚氨酯乳液中能穩定存在，涂膜在干燥過程中由于水及中和劑的揮發，使得膠膜的pH值下降，交聯反應得以進行。采用氮雜環丙烷類化合物作為內交聯劑應用于涂料體系，不僅能與羧基和羥基反應, 在酸性環境中還可自聚，在堿性條件下相當穩定。

③ 室溫固化水性聚氨酯涂料。

熱活化交聯是由封端型異氰酸酯乳液與聚氨酯乳液混合形成穩定的單組分乳液，干燥后進行熱處理能使高反應性的NCO基團再生，與聚氨酯分子所含的活性氫基團( 如羥基、胺基、脲基、聚酯基) 反應形成交聯的涂膜。

Ø  雙組分水性聚氨酯涂料

在水性雙組分聚氨醋涂料中，水是過量的，其反應以異氰酸根與經基的么應為主。原因在于異氛醋根與經基、水等的反應速度小于水的蒸發速度。在水性雙組分聚氨醋涂料成膜以后，水的蒸發速度很快。另一類水性雙組分聚氨酯涂料組成物可用水分散多異氰酸酯和羥基官能聚氨酯分散體制成在水性雙組分聚氨漆中，交聯固化劑的品種和用量對最終漆膜性能的影響很大。交聯機理不同于雙組分溶劑型聚氨酯涂料，而是靠聚氨酯分散體上的活性氫與各種交聯固化劑進行交聯固化，如何使反應更大程度地完成，兩組分反應更充分、更完全，從而確定交聯固化劑的用量，對最終性能起著決定性作用。在水性雙組分聚醋涂料中，其涂膜是因反應性雙組分聚氨醋組成物中過量的水形成的。

Ø  水性改性聚氨酯涂料

水性改性聚氨酯涂料中最重要的是水性聚氨酯改性丙烯酸酯樹脂，將聚氨醋樹脂的韌性及彈性，與丙烯酸醋良好的保色性、光穩定性、硬度及低成本綜合起來水性改性聚氨酯材料的主要進展是由原的物理混合改性發展為化學改性(稱之為“原位聚合法”)，即丙烯酸酯先作為合成聚氨酯的溶劑，待分散到水中后再作為反應單體聚合。這樣能夠更好地提高改性材料的性能。目前，將聚氨酯、聚丙烯酸進行共聚改性也是較為常用的改性方法。此外，在改性材料的種類上還有用聚氨酯改性環氧樹脂、改性聚醚以及改性醇酸樹脂等。環氧樹脂是一類具有良好粘接性、腐蝕、絕緣及高強度的熱固性高分子合成材料。

應  用：

高性能與低VOC含量相結合的水性聚氨酯涂料具有廣闊的應用前景。涂膜干燥時間短、外觀好、耐溶劑性好的水性聚氨酯涂料在木器涂料領域占有大量的市場份額；涂膜外觀美好、具有良好的耐低溫性和耐化學品性的水性聚氨酯皮革涂料，取代傳統溶劑型丙烯酸皮革涂飾劑、硝基纖維素皮革涂飾劑，成為皮革涂料的主要品種。此外水性聚氨酯涂料逐漸被廣泛用作建筑涂料、汽車涂料、塑料涂料、工業涂料和腐蝕保護涂料，滿足不同的性能要求。

① 木器涂料

木器涂料是涂料工業的重要組成部分，是指用于實木板、木紋面板、膠木板、纖維板等原材料制備的器材上的涂料，主要適用于家具、地板、文體用品、樂器及建筑裝修材料等。目前，高性能和低VOCs含量相結合的水性聚氨酯涂，由于聚氨酯分子具有裁剪性，結合新的合成和交聯技術，可以有效控制涂料的組成和結構，從而使其具有良好的低溫成膜性、耐高溫回黏性、高強度、耐磨性、環保性等,因此成為發展最快的涂料品種之一。

② 皮革涂飾劑

涂飾可增加皮革美觀和耐用性能，提高皮革檔次，是皮革制造過程中的重要環節。水性聚氨酯涂飾劑以水為溶劑，消除了溶劑型聚氨酯生產、貯運和使用過程中易燃易爆等危險，滿足安全環保的要求，具有成膜性能好，涂層光滑耐熱耐，易于清潔保養，受到高度重視和廣泛研究。

③ 汽車涂料

我國汽車工業正處在成長時期，汽車涂料的需求量大。從現代環保要求角度考慮，水性化是汽車涂料的發展趨勢。歐美國家已完成汽車漆水性化的50 %以上，日本已完成研究工作并有少量應用�，F在許多汽車制造商都指定要求在汽車內部配件上使用水性聚氨酯涂料以滿足環保法規的要求。

④ 紙張涂料

涂布紙涂料常用的是苯丙乳液和羧基丁苯乳液，但是表面強度不夠，而涂布水性聚氨酯體系能夠得到柔韌性和強度等性能都很出色的效果，在許多種油墨上面的附著力也很好，且無毒無味，符合日益嚴格的環保法規要求,近年發展十分迅猛。

⑤ 其他涂料

除上述類型的涂料，水性聚氨酯也應用在一些特殊功能涂料方面，如防腐涂料、抗菌涂料及特種涂料等。如氟改性的聚氨酯涂料，具有極好的耐紫外線和和輻射性，已在美國海軍中廣泛使用。