水性聚氨酯樹脂中和

1. 高固含水性聚氨酯樹脂用於什麼地方

高固含水性聚氨酯樹脂是以水代替有機溶劑作為分散介質的新型聚氨酯體系，也稱水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。水性聚氨酯以水為溶劑，無污染、安全可靠、機械性能優良、相容性好、易於改性等優點。
高固含水性聚氨酯樹脂具體可用於鞋膠及塑料、鋁箔軟包裝復合膠，也可用作皮革I：光劑及纖維、紙張、泡沫體的粘接。它尤其適用於食品包裝薄膜(如BOPP、PEI、PE等塑料薄膜，鋁箔)的復合及鞋材(如真皮、PVc革、TPR、EVA等)的貼合。

高固含水性聚氨酯樹脂與傳統溶劑型聚氨酯樹脂相比具有無毒、不易燃燒、不污染環境等優點，已廣泛應用於皮革塗飾、汽車塗裝、纖維處理、造紙工業助劑、塗料和膠粘劑等領域。而高固含水性聚氨酯樹脂與水性聚氨酯樹脂相比，不但初粘力高、乾燥成膜速度快，而且成本低，在推廣上更具優勢。合成革用水性高固含聚氨酯樹脂的研發成功，提升了合成革產業的整體發展水平，對合成革行業的轉型升級具有重要的推動作用。
水性聚氨酯簡單分類：
按粒徑和外觀分可分為聚氨酯水溶液（粒徑<0．001微米，外觀透明）、聚氨酯水分散體（粒徑：0．001-0．1微米，外觀半透明）、聚氨酯乳液（粒徑>0．1微米，外觀白濁）。
依親水性基團的電荷性質，水性聚氨酯可分為陰離子型水性聚氨酯、陽離子型水性聚氨酯和非離子型水性聚氨酯。其中陰離子型最為重要，分為羧酸型和磺酸型兩大類。
依合成單體不同水性聚氨酯可分為聚醚型、聚酯型和聚醚、聚酯混合型。依照選用的二異氰酸酯的不同，水性聚氨酯又可分為芳香族和脂肪族，或具體分為TDI型、HDI型等等。
依產品包裝形式水性聚氨酯可分為單組分水性聚氨酯和雙組分水性聚氨酯。
水性聚氨酯整個合成過程可分為兩個階段。第一階段為預逐步聚合，即由低聚物二醇、擴鏈劑、水性單體、二異氰酸酯通過溶液逐步聚合生成相對分子質量為l000量級的水性聚氨酯預聚體；第二階段為中和後預聚體在水中的分散。
水性PU因其具有環保作用，雖然歷史不長，但發展非常迅速。
水性聚氨酯包括聚氨酯水溶液、水分散液和水乳液三種，為二元膠態體系，聚氨酯（PU）粒子分散於連續的水相中，也有人稱水性PU或水基PU。

2. 水性與油性聚氨酯

水性的相對比較好。
1，水性聚氨酯是以水代替有機溶劑作為分散介質的新型聚氨酯體系，也稱水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。水性聚氨酯以水為溶劑，無污染、安全可靠、機械性能優良、相容性好、易於改性等優點。
2， 聚氨酯樹脂的水性化已逐步取代溶劑型，成為聚氨酯工業發展的重要方向。水性聚氨酯可廣泛應用於塗料、膠粘劑、織物塗層與整理劑、皮革塗飾劑、紙張表面處理劑和纖維表面處理劑。
3， 水性聚氨酯化學灌漿材料是淡黃色的，而油性聚氨酯堵漏劑是深褐色的。這是兩個產品直觀最明顯的區別。

3. 水性聚氨酯樹脂添加什麼讓它硬化

提高水性聚氨酯樹脂的硬度，可通過引入三官能度單體形成適當的分支或外加交聯劑。

水性聚氨酯樹脂的改性：

（1）內交聯法

為提高塗膜的機械性能和耐水性，可直接合成具有適度交聯度的水性聚氨酯，通常可採用以下方法加以實現：

①在合成預聚物時，引入適量的多官能度(通常為三官能度)的多元醇和多異氰酸酯，常用的物質為TMP、HDI三聚體、IPDI三聚體等。

②脂肪族水性聚氨酯可以採用適量多元胺進行擴鏈，使形成的大分子具有微交聯結構，常用的多元胺為二乙烯三胺、三乙烯四胺等。

③同時採用(1)和(2)兩種方法。
對水性聚氨酯進行內交聯改性，關鍵要掌握好內交聯度，內交聯度太低，改性效果不明顯，若太高將影響其成膜性能。

（2）自交聯法

所謂自交聯法是指在水性聚氨酯成膜後，能自動進行化學反應實現交聯，提高塗膜的交聯度，改善塗膜的性能。因此必須對水性聚氨酯的大分子結構進行改性。例如可以引入乾性油脂肪酸(雙鍵結構)以及多烷氧基硅單元等方法加以實現，使得其在成膜後能發生自動氧化交聯反應和水解縮合反應，提高綜合性能。該法應用較廣，市場上已有相關產品應市。

（3）外加交聯劑法

採用自乳化法制備的陰離子型水性聚氨酯成膜後仍含有大量的羧基，使塗膜的耐水性變差。同溶劑型雙組分PU一樣，水性聚氨酯在施工前可添加外交聯劑，成膜後與塗膜中的羧基和外交聯劑的可反應基團反應，消除塗膜的親水基團，可大幅度提高塗膜的耐水性，同時也對塗膜的力學性能有一定改善。常用的交聯劑有多氮丙啶、碳化二亞胺，以及水可分散多異氰酸酯、環氧樹脂、氨基樹脂、環氧硅氧烷等。

水性聚氨酯樹脂合成工藝：

水性聚氨酯的合成可分為兩個階段。第一階段為預逐步聚合，即由低聚物二醇、擴鏈劑、水性單體、二異氰酸酯通過溶液（或本體）逐步聚合生成分子量為103量級的水性聚氨酯預聚體；第二階段為中和後預聚體在水中的分散和擴鏈。

早期水性聚氨酯的合成採用強制乳化法。即先制備一定分子量的聚氨酯聚合物，然後在強力攪拌下將其分散於加有一定乳化劑的水中。該法需要外加乳化劑，乳化劑用量大，而且乳液粒徑大、分布寬、穩定性差，目前已經很少使用。

現在,水性聚氨酯的乳化主要採用內乳化法。該法利於水性單體在聚氨酯大分子鏈上引入親水的離子化基團或親水嵌段：-COO- +NHEt3、SO3- +Na、-N+ -Ac，-OCH2CH2-等，在攪拌下自乳化而成乳液（或分散體）。這種乳液穩定性好，質量穩定。根據擴鏈反應的不同，自乳化法主要有丙酮法和預聚體分散法。

丙酮法

丙酮法在預聚中期、後期用丙酮或丁酮降低黏度，經過中和，高速攪拌下加水分散，減壓脫除溶劑，得到水性聚氨酯分散體。該法工藝簡單，產品質量較好，缺點是溶劑需要回收，回收率低，且難以重復利用。目前，我國主要使用該法合成普通型芳香族水性聚氨酯。

預聚體分散法

即先合成帶有-NCO端基的預聚體，通常加入少量的N-甲基吡咯烷酮調整黏度，高速攪拌下將其分散於溶有二（或多）元胺的水中，同時擴鏈得高分子量得水性聚氨酯。美國等發達國家主要利用該法合成高檔脂肪族水性聚氨酯。

4. 水性丙烯酸樹脂比水性聚氨酯樹脂有什麼區別

丙烯酸樹脂組合物，包含下列丙烯酸樹脂(1)和(2)：丙烯酸樹脂(1)：一種丙烯酸樹脂，含有由單體(a)衍生的結構單元(結構單元(a))、由單體(b)衍生的結構單元(結構單元(b))和由單體(c)衍生的結構單元(結構單元(c))，且結構單元(c)的含量介於0.05～5重量份，以丙烯酸樹脂(1)為100重量份計；丙烯酸樹脂(2)：一種直鏈丙烯酸樹脂，含有結構單元(a)作為主要組分；(a)通式(A)的(甲基)丙烯酸酯(如圖)，其中 R1代表氫原子或甲基基團，R2代表1～14個碳原子的烷基基團或1～14個碳原子的芳烷基基團，而烷基基團R2中的氫原子或者芳烷基基團R2中的氫原子可被1～10個碳原子的烷氧基基團取代，(b)分子中含有一個烯屬雙鍵和至少一個5-或更多元雜環基團的單體，(c)分子中含有至少兩個烯屬雙鍵的單體。
水性聚氨酯合成用聚合物多元醇及小分子多元醇同油性聚氨酯，多異氰酸酯主要選擇IPDI、TDI和HDI。此外，要引入親水單體，其攜帶的親水基團。
親水單體（親水性擴鏈劑）
親水性擴鏈劑是水性聚氨酯制備中使用的水性化功能單體，它能在水性聚氨酯大分子主鏈上引入親水基團。陰離子型擴鏈劑中帶有羧基、磺酸基等親水基團，結合有此類基團的聚氨酯預聚體經鹼中和離子化，即呈現水溶性。常用的產品有：二羥甲基丙酸、二羥甲基丁酸、1，4-丁二醇-2-磺酸鈉。

目前陰離子型水性聚氨酯合成的水性單體主要選用DMPA， DMBA活性比DMPA大，熔點低，可用於無助溶劑水性聚氨酯的合成，使VOC降至接近0。DMPA、DMBA為白色結晶（或粉末），使用方便。合成叔胺型陽離子水性聚氨酯時，應在聚氨酯鏈上引人叔胺基團，再進行季叔胺鹽化(中和)。而季胺化工序較為復雜，這是陽離子水性聚氨酯發展落後陰離子水性聚氨酯的原因之一。
這2種水性樹脂可以相溶的，成為改性樹脂，互補相互的短板，提高產品性能和性價比，這種合成技術，國內的寶景化工，做的不錯，詳情可以聯系他們了解。

5. 水性聚氨酯樹脂的水性聚氨酯的合成單體

水性聚氨酯合成用聚合物多元醇及小分子多元醇同油性聚氨酯，多異氰酸酯主要選擇IPDI、TDI和HDI。此外，要引入親水單體，其攜帶的親水基團。 親水性擴鏈劑是水性聚氨酯制備中使用的水性化功能單體，它能在水性聚氨酯大分子主鏈上引入親水基團。陰離子型擴鏈劑中帶有羧基、磺酸基等親水基團，結合有此類基團的聚氨酯預聚體經鹼中和離子化，即呈現水溶性。常用的產品有：二羥甲基丙酸（dimethylol propionic acid ，DMPA）、二羥甲基丁酸（dimethylol butanoic acid ，DMBA）、1，4-丁二醇-2-磺酸鈉。
目前陰離子型水性聚氨酯合成的水性單體主要選用DMPA， DMBA活性比DMPA大，熔點低，可用於無助溶劑水性聚氨酯的合成，使VOC降至接近0。DMPA、DMBA為白色結晶（或粉末），使用方便。合成叔胺型陽離子水性聚氨酯時，應在聚氨酯鏈上引人叔胺基團，再進行季叔胺鹽化(中和)。而季胺化工序較為復雜，這是陽離子水性聚氨酯發展落後陰離子水性聚氨酯的原因之一。
陽離子型擴鏈劑有二乙醇胺、三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺(MDEA)、N-乙基二乙醇胺(EDEA)、N-丙基二乙醇胺(PDEA)、N-丁基二乙醇胺(BDEA)、二甲基乙醇胺、雙(2-羥乙基)苯胺(BHBA)、雙(2-羥丙基)苯胺(BHPA)等，國內大多數採用N-甲基二乙醇胺(MDEA)。非離子型水性聚氨酯的水性單體主要選用聚乙二醇二醇，數均相對分子質量通常大於1000。 水性聚氨酯可分為單組分水性聚氨酯和雙組分水性聚氨酯。
單組分水性聚氨酯包括單組分熱塑性、單組分自交聯型和單組分熱固性三種類型。單組分熱塑性水性聚氨酯為線型或簡單的分支型，屬第一代產品，使用方便，價格較低，貯存穩定性好，但塗膜綜合性能較差；單組分自交聯型、熱固型水性聚氨酯是新一代產品，通過引入硅交聯單元或者乾性油脂肪酸結構形成自交聯體系，通過水性聚氨酯的羥基和氨基樹脂（HMMM）可以組成單組分熱固型水性聚氨酯。
自交聯基團或加熱（或室溫）條件下可反應的基團，使塗膜綜合性能得到了極大提高，其耐水、耐溶劑、耐磨性能完全可以滿足應用，該類產品是目前水性聚氨酯的研究主流。雙組分水性聚氨酯包括兩種類型，一種由水性聚氨酯主劑和交聯劑組成，如水性聚氨酯上的羧基可用多氮丙啶化合物進行外交聯；
另一種由水性羥基組分（可以是水性丙烯酸樹脂、水性聚酯或水性聚氨酯）和水性多異氰酸酯固化劑組成；使用時將兩組分混合，水揮發後，通過室溫（或中溫）可反應基團的反應，形成高度交聯的塗膜，提高綜合性能。其中後者是主導產品。

6. 水性聚氨酯樹脂常用的中和劑有哪些

差不多吧
水性聚氨酯中和劑三乙醇胺和三乙胺與酸根的反應機理是相同
反應方程式是
三乙胺（CH3CH2)3N.H2O+COOH=COO(CH3CH2)3NH+H2O
三乙醇胺（OHCH2CH2)3+COOH=COOCH2CH2(OHCH2CH2)2+H2O

7. 水性聚氨酯樹脂的水性聚氨酯的合成工藝

水性聚氨酯的合成可分為兩個階段。第一階段為預逐步聚合，即由低聚物二醇、擴鏈劑、水性單體、二異氰酸酯通過溶液（或本體）逐步聚合生成分子量為103量級的水性聚氨酯預聚體；第二階段為中和後預聚體在水中的分散和擴鏈。
早期水性聚氨酯的合成採用強制乳化法。即先制備一定分子量的聚氨酯聚合物，然後在強力攪拌下將其分散於加有一定乳化劑的水中。該法需要外加乳化劑，乳化劑用量大，而且乳液粒徑大、分布寬、穩定性差，目前已經很少使用。
現在,水性聚氨酯的乳化主要採用內乳化法。該法利於水性單體在聚氨酯大分子鏈上引入親水的離子化基團或親水嵌段：-COO- +NHEt3、SO3- +Na、-N+ -Ac，-OCH2CH2-等，在攪拌下自乳化而成乳液（或分散體）。這種乳液穩定性好，質量穩定。根據擴鏈反應的不同，自乳化法主要有丙酮法和預聚體分散法。 （1）配方： 原料 規格 用量（質量份） 聚己二酸新戊二醇酯 工業級，Mn：1000 230.0 二羥甲基丙酸 工業級 30.63 異佛爾酮二異氰酸酯 工業級 112.3 N-甲基吡咯烷酮 聚氨酯級 65.7 丙酮 聚氨酯級 50.00 二丁基二月桂酸錫 工業級 0.0200 三乙胺 工業級 25.12 乙二胺 工業級 5.600 水 481.7 （2）合成工藝
①預聚體的合成在氮氣保護下， 將聚己二酸新戊二醇酯、二羥甲基丙酸、N-甲基吡咯烷酮加入反應釜中，升溫至60oC ，開動攪拌使二羥甲基丙酸溶解，從恆壓漏斗滴加IPDI，1h加完，保溫1h；然後升溫至80 oC，保溫4h。
②中和、分散取樣測NCO含量，當其含量達標後降溫至60oC ，加入三乙胺中和；反應30min，加入丙酮調整黏度，降溫至20 oC以下，在快速攪拌下加入冰水、乙二胺；繼續高速分散1h，減壓脫除丙酮，得帶蘭色熒光的半透明狀水性聚氨酯分散體。 （1）配方： 原料 規格 用量（質量份） 聚己內酯二醇 工業級，Mn：2000 94.5 聚四氫呋喃二醇 工業級，Mn：2000 283.5 1，4-丁二醇 工業級 27.16 二羥甲基丙酸 工業級 25.4 異佛爾酮二異氰酸酯 工業級 98.9 4，4』-二環己基甲烷二異氰酸酯
（H12MDI） 工業級 122.6 N-甲基吡咯烷酮 聚氨酯級 158.3g 丙酮 聚氨酯級 50.00 二丁基二月桂酸錫 工業級 0.0200 三乙胺 工業級 17.7 乙二胺 工業級 28.5 水 工業級 990 2）合成工藝①將聚己內酯二醇、聚四氫呋喃二醇（數均分子量為2000）、二羥甲基丙酸、1，4-丁二醇（BDO）加入1l反應瓶中，N2保護下，1200C脫水0.5h。
②加入140.6g N-甲基吡咯烷酮（NMP），降溫至700C；攪拌下加入異佛爾酮二異氰酸酯和4，4』-二環己基甲烷二異氰酸酯（H12MDI）；升溫至800C攪拌反應使-NCO含量降至2.5%。降溫至600C，加入三乙胺，繼續攪拌15min，加強攪拌，將400C的水加入反應瓶，攪拌5min，加入乙二胺，強力攪拌20min，慢速攪拌2h得產品。 核-殼型水性丙烯酸－聚氨酯的合成
採用丙烯酸樹脂對水性聚氨酯（PUD）進行改性通常有2種方法：物理改性和化學改性。前者主要是將所需性能的丙烯酸酯類乳液和PUD進行物理拼混。化學改性主要是制備以丙烯酸酯為核聚氨酯為殼的無皂核殼乳液。
該方法主要是先制備端一NC0預聚物，經封端引入端不飽和鍵，中和、加水得聚氨酯表面活性大單體。然後通過自由基引發聚合製得丙烯酸改性的聚氨酯水分散體。由於丙烯酸酯類單體不溶於水中，而被包封在聚氨酯粒子中，通過聚氨酯中被中和的羧基提供乳化穩定作用，這樣可製得一種以丙烯酸酯為核，聚氨酯為殼的無游離乳化劑的水分散體，兼具聚氨酯和聚丙烯酸樹脂兩者的優點，同時又降低了成本，因此被譽為「最新一代水性聚氨酯」。此合成技術是PUD以及丙烯酸乳液合成技術上的創新和一大突破。
聚合用的丙烯酸單體中可以復合乙烯基硅氧烷單體和氟單體，對丙烯酸樹脂進行氟、硅改性，以進一步提高樹脂性能，如耐高溫、耐水性、耐候性、透氣性等。
（1）配方：a 大單體合成大單體的合成配方見下表。 序號 原料 用量（質量份） 1 PPG 18.00 2 HDO 2.761 3 DMPA 2.475 4 TDI 13.88 5 DBTL 0.400（10%溶液） 6 NMP 10.58 7 HEA 2.382 8 乙醇 0.909 9 三乙胺 1.867 10 水 84.71 b雜化體配方雜化體的合成配方見下表: 序號 原料 用量（g） 1 大單體水分散體 40.00 2 MMA 10.08 3 BA 6.3 4 HEA 0.360 5 MAA 0.360 6 交聯單體 0.900 6 K2S2O8 0.218 7 水 20（分成兩份分別稀釋大單體和溶解引發劑） 8 三乙胺 適量 2）合成工藝a水性聚氨酯大單體制備向帶有攪拌裝置、溫度計、N2入口和冷凝迴流的四口玻璃燒瓶中加入PPG、HDO、DMPA，100oC下真空乾燥脫水2h，降溫至800C，加入和N-甲基吡咯烷酮，攪拌使DMPA全部溶解後，開始滴加TDI和丁酮（50/50，mass ratio）混和液， 約1h滴完，向其中加入二正丁基錫二月桂酸酯，持續攪拌反應4h；冷卻至60 0C，加入對苯二酚，滴加HEA，20min滴完， 保溫反應4h；加入乙醇，反應1h；加入TEA中和0.5h；加入水，強烈分散0.5h，旋出丁酮，得半透明水性聚氨酯大單體（WPU），固含量30%（mass ratio）。
b核-殼結構水性丙烯酸－聚氨酯雜化體制備取上述WPU大單體溶液加入於帶有攪拌裝置、溫度計、冷凝管和恆壓滴液漏斗的四口玻璃燒瓶中，將MMA、BA、HEA和MAA混合，取其30%加入反應瓶，升溫至850C，攪拌30min溶漲膠粒，將過硫酸鉀配成5%的溶液，取其20%加入反應瓶；攪拌聚合1h，從滴液漏斗同時滴加單體溶液和引發劑溶液，3.5h滴加完畢，在850C繼續反應1h，升溫900C，繼續反應1h後，冷卻至600C，加TEA調整PH值為8.0～8.5，降溫至室溫，400目網過濾，即得到水性丙烯酸-聚氨酯雜化乳液。

8. 水性聚氨酯樹脂的水性聚氨酯的合成原理

目前，陰離子型水性聚氨酯最為重要，芳香族水性聚氨酯合成的化學原理版可用下列反應式表示權：

在中和之後加水乳化的同時，水也起到擴鏈劑的作用，擴鏈後大分子的端-NCO基團轉變為-NH2，進一步同-NCO反應，通過脲基（-NH-CO-NH-）使水性聚氨酯的分子量進一步提高。
脂肪族水性聚氨酯使用脂肪族二異氰酸酯（如IPDI、TMXDI）為單體，其活性較低，因此，其在水中的擴鏈是通過加入水中加入乙二胺、肼或二乙烯三胺（多乙烯多胺）進行；此法溶劑用量低，無須脫除溶劑，工藝更可靠，可以實現真正意義上的綠色工藝生產。