水性聚氨酯的基本原料

在水性聚氨酯乳液的合成中，主要涉及的基本原料有多異氰酸酯、大分子多元醇化合物、親水擴鏈劑、成鹽劑、溶劑和水。

（1）多異氰酸酯

常用的品種有TDI、MDI等芳香族二異氰酸酯，HDI等脂肪族二異氰酸酯和IPDI、H-MDI等脂環(huán)族二異氰酸酯等十多個品種。芳香族聚氨酯材料的力學性能較好，但不耐黃變，并且由于苯環(huán)結(jié)構(gòu)的存在，使得水分散液的熱活化溫度較高，限制了其應(yīng)用范圍。而脂肪族或脂環(huán)族聚氨酯的耐水解性比芳香族聚氨酯要好，儲存也更穩(wěn)定，更重要的是其具有優(yōu)異的耐黃變性能。國外高品質(zhì)的聚酯型水性聚氨酯一般均采用脂肪族或脂環(huán)族異氰酸酯原料制成。我國受原料品種及價格等因素的限制，大多數(shù)產(chǎn)品仍采用TDI為多異氰酸酯的首選原料。

（2）大分子多元醇

聚氨酯所用大分子多元醇化合物主要是聚醚多元醇、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、蓖麻油類多元醇以及端羥基聚丁二烯橡膠、聚1,6-己二醇碳酸酯等。水性聚氨酯的制備常采用低聚物多元醇，一般以聚醚二元醇和聚酯二元醇居多，有時還使用聚醚三元醇、低支化度聚酯多元醇、聚碳酸酯二醇等小品種低聚物多元醇。

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，耐水解性優(yōu)于聚酯型。但醚鍵的α碳易被氧化，產(chǎn)生一系列氧化降解反應(yīng)。由于價格原因，目前國內(nèi)主要采用聚醚多元醇制備水性聚氨酯。

聚酯型聚氨酯強度高、黏結(jié)力好，但由于聚酯本身的耐水解性較差，故采用一般原料制得的聚酯型水性聚氨酯，其儲存穩(wěn)定期相對較短。但如果采用耐水解性的聚酯多元醇品種，可以顯著提高水性聚氨酯的耐水解性。國外的聚氨酯涂料的主流產(chǎn)品均是聚酯型聚氨酯。

（3）親水擴鏈劑

親水擴鏈劑是在對端異氰酸酯基的聚氨酯預(yù)聚體進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。常用的品種有二羥甲基丙酸（DMPA）、二羥基半酯、乙二氨基乙磺酸鈉、二乙烯三胺、甲基二乙醇胺等。這類親水擴鏈劑是水性聚氨酯制備中使用的專用原料，其結(jié)構(gòu)中通常含有羧基、磺酸基或仲氨基，當其側(cè)掛到聚氨酯分子鏈上，會使聚氨酯鏈段上帶有能被離子化的功能性基團。

（4）成鹽劑

成鹽劑也稱中和劑，是一種能和羧基、磺酸基、叔氨基或脲基等基團反應(yīng)形成聚合物鹽或者生成離子基團的試劑。陰離子型水性聚氨酯使用的成鹽劑主要有三乙胺、氨水、氫氧化鈉等，陽離子型水性聚氨酯使用的成鹽劑主要有鹽酸、醋酸、CH3I、（CH3）2SO4、環(huán)氧氯丙烷等。

（5）溶劑

在預(yù)聚反應(yīng)過程中，根據(jù)反應(yīng)的原料，有時候反應(yīng)過程中的黏度會較大，甚至攪拌困難，此時需向體系中加入有機溶劑以降低黏度，利于攪拌。同時，加入溶劑有助于體系的充分反應(yīng)，使分子鏈進一步增長。目前合成水性聚氨酯常用的溶劑有丙酮、丁酮、二氧六環(huán)、N,N-二甲基酰胺、N-甲基吡咯烷酮等?？紤]成本的原因，工業(yè)上多采用丙酮作為溶劑。丙酮沸點低，易于脫除，但會使合成后期的反應(yīng)溫度較低，延長反應(yīng)時間。