水性聚氨酯的优势

作者: 路博润高性能涂料团队 日期:03/25/2020

如果十年前你问别人,“水性聚氨酯和溶剂型聚氨酯哪个更好?”回答很可能是“溶剂型聚氨酯”。 随着涂料技术的显著且持续发展,如今的答案已经不再唯一,而是取决于应用。

水基聚氨酯主要用于油漆和涂料应用,最常用于木材和纺织涂层。 它们也被用作数码油墨粘合剂,最早运用于纺织品领域,现在正扩展到包装领域。 从整体市场而言,水性聚氨酯的一项主要应用是玻璃纤维上浆,提升材料的美观和手感,用于制造柔性PVC涂层和ABS等刚性塑料。

目前大多数涂料使用水基聚氨酯或溶剂型聚氨酯,其中湿固化聚氨酯预聚物作为防护涂层有着重要的用途。 尽管水基聚氨酯技术不断发展,但凭借良好的阻隔性能,溶剂型聚氨酯和高固含量2K聚氨酯仍然在金属涂层应用中占据主导地位,尤其是钢铁涂层和直接金属涂层。 高固含量聚氨酯涂料还可以降低收缩率,并增加薄膜厚度。

 

水基聚氨酯性能特性

与溶剂型聚氨酯相比,水基聚氨酯的关键性能特征之一是降低了高分子量聚氨酯中的VOC。 同时可以大幅减轻气味,但这取决于溶剂的含量和类型。 用于涂料应用的水性聚合物通常含有叔胺,其气味可能会让一些人觉得不适。新型聚合物总体而言叔胺含量更低,从而有助于减轻气味。 聚氨酯成分将会决定最终产品的颜色和寿命特征。

其他性能特征包括:

  • 能够在塑料等溶剂敏感型基底上使用水基聚合物。
  • 更易于使用,通常活性异氰酸酯和芳香族溶剂等毒素含量较低,尤其是不含NMP的聚氨酯分散体(PUD)。
  • PUD可实现溶液聚合物难以实现的高效交联改性。
  • 高效氧化自交联。 溶剂型聚合物可以实现氧化自交联,但是与水性聚合物相比,它所需的起始分子量和/或固体含量较低。 与溶剂型或高固体含量聚合物相比,它实现硬度和耐久性能,从而到达使用状态的速度更快,尤其是在不采用加热等加速固化措施的情况下。 例如,这对于将大规模应用的地板涂料而言可能很重要。

 

可通过低VOC或无VOC含量的聚氨酯涂层实现性能

如果设计得当,水基PUD可以在确保最终涂层性能的情况下实现非常低的VOC。 此外,可以兼顾表面高硬度和在低温或室温下的高性能。 丙烯酸乳液也可以实现低VOC涂料和低/RT应用,然而,这些应用往往性能较低。 通过丙烯酸乳液,可以赋予水性溶液类似聚氨酯的性质,但是,丙烯酸乳液更适用于补充聚合物,而不是替代聚合物。 聚氨酯具有丙烯酸树脂所没有的特性,反之亦然,特别是在耐溶剂性方面。 因此,配方设计师将水性聚氨酯和丙烯酸乳液相混合,从而为特定应用实现最优的成本性能比。

在热固化应用中,许多聚合物可以在低VOC或无VOC情况下实现高性能和高硬度。 高固含量或2K聚氨酯可以在室温下实现低VOC、高硬度和高性能,但可能需要较长的固化时间以充分实现性能。 此外,高固含量/2K聚合物通常具有毒性,因而需要专业涂料人员进行操作,并且凝固很快,需要精确混合、迅速涂抹。 在这方面,水性聚氨酯更便于使用,且使用者无需经验丰富,非常适用于木地板。

 

降低可燃性

降低挥发性有机物(VOC)和气味的特性也有助于降低可燃性。 一般来说,包括PUD在内的水性聚合物可燃性较低。 也就是说,某些传统PUD聚合物仍含有NMP, NMP是一种高可燃性的加工溶剂。

 

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