水性聚胺脂地坪

水性聚胺脂地坪

 
  聚氨酯涂料在建筑领域有着广泛的应用和研究,随着各国对环保和节能的日益重视,其发展从刚开始的溶剂型到现在的水性化。与溶剂型聚氨酯涂料相比,水性聚氨酯(WPU)涂料具有无毒、不污染环境、节省能源和资源等优点,属于当今的绿色高分子材料。近年来,由于社会经济快速增长,建筑行业不断发展,建筑涂料日益受到人们的重视,已经成为涂料工业中增长快的涂料品种;WPU涂料将聚氨酯树脂所固有的强附着力、耐磨蚀、耐溶剂性好等优点与水性涂料低的VOC含量相结合,在建筑市场发挥着举足轻重的作用。
  (1)、水性聚氨酯涂料在建筑领域的应用
  建筑涂料广泛应用于建筑物的装饰和保护,要求是能抵御外界环境对建筑物的破坏,能对建筑物的防霉、防火、防水、防污、保温、防腐蚀等起保护功能;更重要的是低毒或者无毒、不易燃,对人类来说有足够的安全性。WPU涂料所具备光泽性、柔韧性、耐候性、耐溶剂等优异性能以及无毒、环保的优点,使其在建筑领域大放异彩。
  1、地坪涂料
  地坪涂料是一类应用于水泥基层的涂料,要求具备耐磨、防滑、耐腐蚀、耐沾污等性能。WPU涂料所具备的柔韧可调整和环保等优势,在地坪领域所占的份额越来越大。对于单组分WPU,需要通过交联改性来获得优异的力学性能、耐水性、耐溶剂性以及耐老化性,从而满足地坪涂料的要求。而双组分WPU自身所具有的易清洗、耐磨性、耐刮擦性、耐化学品等优异的性能,在地坪领域应用十分广泛。陈凯研究一种双组分WPU地坪涂料,是由硅丙水分散体的OH基团和多异氰酸酯NCO基团两组分配制而成。结果发现,有机硅氧烷单体加入量、羟基含量、酸值、固化剂的选择等对涂膜性能均有显著的影响。当硅氧烷单体质量分数为5%~10%、羟基量为2.8%~3.0%、酸值在25~36mgKOH/g、玻璃化转变温度为40~58℃条件下合成高性能含羟基硅丙树脂,将其与固化剂配制的地坪涂料涂膜性能佳;其涂膜坚硬、耐久,具有很好的耐水性、耐蚀性、耐划伤性和耐擦洗性。沈剑平等研究发现,只要选材得当,双组分WPU涂料可以实现优异的综合性能。用基于多元醇分散体BayhydrolAXP2695和多异氰酸酯BayhydurXP2487/1研发的白漆,以60kg的压力将40mm×40mm的冬季防滑胎压放在涂料样板上,常温压放1d后,在50℃下压放3d,发现其漆膜表面仅留下轻微的印痕,并且可以用乙醇轻易地擦拭干净。新的研究表明,某些高交联密度的双组分WPU地坪涂料具有优异的抗热胎痕的性能。
  2、建筑防水涂料
  目前在建筑防水领域,溶剂型聚氨酯涂料应用比较广泛;但随着环保的力度的加大,涂料势必要向无溶剂、水性化方向发展。WPU由于引入亲水集团,涂料的耐水性不佳,无法满足建筑防水涂料的需求,所以可以通过改性来提高和改善相应性能。
  3、隔热涂料
  经济的快速发展加速了建筑能耗,给社会造成了能源负担和严重的环境污染,门窗(尤其是玻璃)是建筑能量易损失环节;为了节约能源,透明隔热涂料应运而生。将涂料涂在玻璃的表面,能够形成一层透明且隔热涂膜,使玻璃在满足采光需求的同时又具备较好的隔热效果。因此对该涂料的要求是具有较高的可见光透过率和良好的隔热效果。有学者研究发现,在WPU树脂中加入纳米功能性的填料,可以制得透明性和隔热性均较好的建筑节能涂料。
  (2)、水性聚氨酯涂料在建筑领域的研究进展
  建筑涂料目前发展方向是环保和高性能,对WPU进行改性和功能化已经成为当今重要的研究内容。
  WPU的改性方法主要有共混改性、交联改性、复合改性、纳米粒子改性。共混改性可以提高WPU的耐水性、力学性能等,但树脂之间的相容性不佳,综合性能不理想;交联改性是将线性聚氨酯通过化学键的形式交联成网状结构的聚氨酯,其在很大程度上提高了WPU耐溶剂性和力学性能,但是树脂种类单一,无法发挥多种树脂共混的优越性;复合改性是利用一定的方法(共聚和接枝)将不同类型的树脂(如丙烯酸酯、有机硅、环氧树脂)复合到WPU主链上,克服各自的缺陷,在性能上达到很大的互补性,使涂膜的性能得到明显的改善,从而配制出性能优异的水性涂料;纳米粒子改性可以使WPU获得优异的性能,也是当今研究的热点,但如何使纳米粒子在聚合物基体中分散均匀而不发生团聚,怎样通过无机纳米粒子的含量、界面的作用和分散状态来优化从而得到性能更好的纳米复合材料,也是值得相关人员深入研究的。
  1、复合改性
  对于单一WPU,存在耐水性差、固含量低等缺陷,其在建筑领域的应用受到很大的限制。通过复合改性,可以发挥各种改性剂的优点提高WPU的各项性能。常用的改性剂有丙烯酸和环氧树脂类单体。用丙烯酸酯类和环氧树脂类单体对WPU进行改性的复合乳液涂料,其性能适合现今建筑业对其的要求。
  有机硅改性是近几年发展的新兴改性方法;主要是侧基或者端基带有活性集团的聚硅氧烷,对WPU改性主要以共聚为主。
  2、纳米改性
  纳米技术是当今许多学科的研究热点,其特殊的体积、界面以及表面缺陷等效应,可以赋予其独特的光学、电学、磁学、催化以及化学等特性. 纳米粒子改性WPU的技术也日益成熟,聚合物基纳米复合材料必将取代单一的聚合物,为了发挥纳米粒子的性能,确保纳米粒子的分散均匀性,达到与聚合物分子相容性十分重要;细乳液聚合法作为一种比较新型的方法,将会取代传统的乳液聚合。
  3、总结
  随着人们环保意识的增强,传统的有机挥发化合物含量高的溶剂型建筑涂料已经受到了前所未有的挑战。WPU涂料具有良好的低温成膜性,耐高温回粘性,优异的物理机械性能(如柔韧性、耐磨性),低的VOC排放量,施涂后漆膜丰满,因此具有广阔的发展应用前景,也是目前建筑涂料领域研发的一个重点和热点。但是WPU涂料也存在着性能方面的缺陷,可以通过不同的改性的方法来改善它的缺陷和提高它的性能,从而满足人类的更高的需求。目前用丙烯酸酯、环氧树脂等复合改性研究得相当成熟,另外纳米粒子改性WPU涂料也已经成为研究的热点。总之,高性能和环保安全性将是今后建筑涂料的发展方向,而WPU涂料必将在建筑领域大放异彩。

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