爽滑的水性樹脂

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Ⅱ 水性聚氨酯的產品技術分析

大多數水性PU主要是由自乳化法制備，以含親水性基團的PU為主要固化成分，塗膜乾燥時若親水成分不能有效的進入交聯網路中，乾燥形成的塗膜遇水易溶脹。另外其缺少像雙組分溶劑型PU塗膜所能得到的交聯密度和高相對分子質量，因而這些水分散體塗膜的耐水性、耐溶劑性、耐熱性和光澤性較差，嚴重地限制了其使用的范圍。因此，常採用提高塗膜的交聯密度來改善乳液塗膜的耐水性。常用的交聯方法有兩種：一種是在合成PU預聚物時，加入官能度大於2的多羥基化合物，直接生成交聯PU預聚物，將上述預聚物很好地分散在水中，並擴鏈形成大分子，最後形成乳液。
這種方法也叫前交聯法，缺點是易使預聚物黏度增大，較難分散在水中，影響乳液的穩定性。新型交聯劑和多官能團擴鏈劑的篩選與合成的研究相當活躍，已成為提高水性PU物理機械性能和耐水性能的主要途徑之一。另一種方法為外交聯法，採用帶羧的陰離子PU乳液進行交聯，交聯反應發生在PU分子的羧基上，有氮丙啶、碳化亞胺以及金屬鹽類化合物，在室溫條件下進行交聯。這類交聯劑一般在使用PU乳液時加入，因其交聯反應速率很快，短時間內產生凝膠而破乳。外交聯法可成功解決PU乳液塗膜的親水性問題，但因外加交聯劑，組成雙組分塗飾劑給施工帶來不便，此方法使用較少。 國內外對水性聚氨酯的研究都聚焦在對其改性使其功能化，通過改性增加材料的耐水性、耐溶劑性等性能指標。改性主要通過物理和化學兩種手段，通過接枝、嵌段、內、外交聯其它聚合物材料，共混或形成互穿聚合物網路等方法進行改性。常用的改性有以下幾種：
1 丙烯酸酯改性聚丙烯酸酯類產品優點在於耐候、耐水、耐溶劑、保光性比聚氨酯樹脂突出，在物理機械性能、彈性及粘接性能等方面又遜色於聚氨酯樹脂。因此兩者具有很好的互補性。將丙烯酸酯用於水性聚氨酯乳液的改性，是聚氨酯的發展趨勢之一。較為流行的有共混交聯反應法、乳液共聚法和復合乳液聚合法。
復合乳液聚合法有兩種工藝：
⑴互穿聚合網路（Interpentrating Polymer Network）。體系中至少有一組分為交聯結構，在分子水平上發生作用，如以丙烯酸酯單體作為合成聚氨酯預聚體的有機溶劑，然後再在聚氨酯乳液中進行聚合即製得丙烯酸酯改性聚氨酯的互穿網路型乳液。
⑵在水性聚氨酯乳液中加入丙烯酸酯不飽和單體進行自由基聚合， 形成所謂核-殼型丙烯酸酯改性水性聚氨酯的復合乳液。陳義芳採用丙烯酸酯單體作為聚氨酯溶劑製得IPN 結構的丙烯酸酯改性的聚氨酯乳液，研究表明其塗膜具有良好的耐水性及耐污染性。楊建文等將具有羥基側基的丙烯酸樹脂與含有殘留異氰酸酯基的聚氨酯丙烯酸酯進行接枝反應，經胺中和後，用水分散形成自乳化水性體系。研究表明當接枝樹脂中聚氨酯含量在30%～50%時，光固化塗層具有較好的硬度、耐溶劑性和耐水性。
2 有機硅改性有機硅化合物屬於半有機、半無機結構的高分子化合物具有耐熱、耐水性、耐候性及透氣性，其中兩個最顯著的特點是耐氧化性和低表面能， 有機硅聚合物還能賦予塗層傑出的柔順性和爽滑絲綢感；因表面能差異而存在微相分離的Si-O-Si 分子鏈會遷移到膜的表面提高塗膜的綜合性能。
對含有氨基的有機硅改性主要有兩種方法：
⑴在合成預聚體的過程中將含有氨基的有機硅引入聚氨酯鏈段中，由於氨基突出的反應活性以及有機硅與聚氨酯溶解度的差異， 所以聚合反應都需在溶劑下進行，這樣不僅溶劑抽提困難，還會造成環境污染，使它們的應用受到限制。
⑵在預聚體乳化的過程中擴鏈引入含有氨基的有機硅。研究表明，硅氧烷在膠膜表面富集，對聚氨酯材料有明顯的表面改性作用，且膠膜耐水性提高。卿寧等用有機硅化合物對水性聚氨酯進行改性，通過紅外和核磁等手段證明有機硅鏈段成功接在水性聚氨酯鏈段上；有機硅化合物用量增大，乳膠膜吸水率降低，表面接觸角增大，使膜的耐水性、穩定性、柔韌性、耐老化性能得到了顯著提高。
3 環氧樹脂改性環氧樹脂結構中含有羥基，該化合物具有粘結能力強，模量和強度高和熱穩定性好等特性。與水性聚氨酯可直接發生合成反應。環氧樹脂改性可以改善聚氨酯的耐水、耐溶劑、耐熱蠕變性及抗張強度，同時可以增加樹脂對基材的剝離強度。在改性反應中將支化點引入聚氨酯主鏈，使得主鏈部分形成網狀結構，該反應中既有環氧基和羥基參與反應，也存在氨基甲酸酯與環氧基的開環反應。改性聚氨酯乳液外觀隨著環氧樹脂環氧值降低，從半透明變化到不透明，改性聚氨酯乳液的薄膜硬度和拉伸強度增大，貯存穩定性和斷裂伸長率下降，乳膠膜耐水性增強。因為環氧值降低，分子量增大，羧基含量增大，導致水性聚氨酯的交聯結構和水性聚氨酯分子鏈上剛性苯環的含量增大， 乳膠膜的硬度、拉伸強度和耐水性得到提高，同時降低了乳膠膜的彈性和斷裂伸長率。環氧樹脂分子量增大後，導致質量增大，在同等情況下聚氨酯的親水性、水性聚氨酯乳液的透明度和貯存穩定性都降低。郭俊傑等合成了用於粘結復合薄膜的環氧樹脂改性水性聚氨酯膠粘劑，改性後的膠粘劑對多種復合薄膜都表現出較強的粘結性能，剝離強度進一步提高，外觀、貯存穩定性良好。且固體質量分數下降30%後仍然具有較強的粘結性能。
4 交聯改性交聯改性是將線形的聚氨酯大分子通過化學鍵的形式將其接合在一起，製得具有網狀結構的聚氨酯樹脂。經過交聯改性後的水性聚氨酯塗膜具有良好的耐水性、耐溶劑及力學性能。成熟的交聯改性技術製得的水性聚氨酯在很多性能上達到甚至超過溶劑型聚氨酯樹脂。交聯改性根據交聯方法的不同可分為內交聯法和外交聯法。內交聯法製得的聚氨酯乳液是單組分體系，外交聯法製得的聚氨酯乳液雙組分體系。在內交聯法反應體系裡面，內交聯劑乳液體系中的其它組分與內交聯劑能共存且保持穩定。交聯時不論採用哪種交聯方式，都要嚴格控制交聯劑的用量。雖然隨著交聯劑用量的增加，膜的拉伸強度、耐水性、耐溶劑性均增大，但是用量過大，會使膜的伸長率下降太多，同時會使乳液顆粒粒徑變大，成膜時融合性差，反而使膜的強度下降。
5 納米改性納米材料是指組成相或晶粒結構中至少有一維的尺寸在100 nm 以下的材料。由於納米材料與高聚物分子間的界面面積非常大，加之納米材料的上述相關性質， 二者界面存在很大的相互作用，具有很好的粘結性能，較好的消除了無機材料與有機聚合物間的熱膨脹系數不匹配的現象，使二者能夠較容易的結合在一起而成為具有優異性能的復合材料，如：強大的表面結合能；與聚合物復合後所具有的強粘結性；改善流動性，提高表面硬度和耐磨性。
6 其他改性方法利用天然高分子（如木質素、澱粉、樹皮等）以及脂肪族聚酯來改性或合成可生物降解聚氨酯，利用氯丙樹脂改性合成聚氨酯等以及三元復合體系，製得的新型聚氨酯材料具有高應力、高硬度和低應變的性能，其物理機械性能優於聚醚三元醇作羥基組分合成的聚氨酯材料。

Ⅲ 為什麼要使用水性聚氨酯塗料

水性聚氨酯具有非常多的優點，所以被廣泛應用在：塗料、油墨、膠粘劑、皮革塗飾劑、人造革、手套潤滑劑等方面。以皮革塗飾劑為例：塗飾是皮革製造過程中的一個重要環節。它可增加皮革的美觀和耐用性能，提高檔次，增加花色品種、擴大使用范圍。其中聚氨酯類塗飾劑的成膜性能好、遮蓋力強、粘結牢固，塗層的物理性能優異，可大大提高成革的等級，為此受到高度重視和廣泛的關注。
我們將一系列的改性有機硅樹脂引入到聚氨酯皮革、聚氨酯塗飾劑、聚氨酯粘合劑、鞋底料、聚氨酯塗料、油墨中去，通過工程師的對比試驗發現，可解決水性PU和油性PU產品存在的種種問題。
產品介紹如下
一、粘合劑：
該系列產品為改性有機硅交聯劑，可以增強合成革用不同底材與聚氨酯塗層材料之間的粘合性，從而相應提高塗飾性和附著力，同時帶來耐水解及爽滑的感覺。可代替有毒的多氮丙啶交聯劑。
二、潤濕劑：
該系列產品設計用於改善聚氨酯塗層材料之間及聚氨酯塗層材料和不同底材之間的潤濕性，同時也可作為聚氨酯合成革的泡孔調節劑及流平劑。
三、勻孔劑：
該系列產品主要用於增進塗層的成肌性，從而改善皮革的最終手感和表面流動性。該系列產品不含羥基，可以作為一個有效的潤濕劑和勻孔劑。
四、流平劑：
該系列產品可以賦予聚氨酯合成革表面平整性。濕法工藝中提高貝斯的表面透濕性、流平性；干法工藝中，提高PU革的防粘性、並有絲滑手感。
五、泡孔調節劑：
該系列產品設計用於濕法聚氨酯漿料成革過程中的泡孔控制，泡孔結構叢豎長型到均一圓孔型。
同時還有消泡作用，提供光潔的表皮層或貝斯層。
六、PU樹脂改性劑：
該系列產品含有活性基團，為聚醚封端或者羥基封端的有機硅改性劑，可直接參與漿料合成反應，也可作為功能性添加劑添加，賦予聚氨酯合成革貝斯和面層更好的透濕性、透氣性，更好的低溫撓曲性，更好的防粘性，更高的耐磨性，優良的表面平整性、泡孔穩定性或優良的加工性。同時與極性溶劑、非極性溶劑、多元醇和異氰酸酯中有很好的相溶性。

Ⅳ 水性光油的各項特性

（1）環保及安全性
水性上光油以水作為分散介質，在印刷過程中可用水稀釋，用水清洗設備，不會產生含芳烴類的有害氣體，不易燃燒和爆炸，生產和儲存都非常安全。 溶劑型上光油可分為芳烴類及醇類。芳烴類上光油由於含有大量的苯類有害物質，在印刷過程中會嚴重損害操作者的身體健康，並污染環境，而且易燃易爆；而醇類上光油相對而言毒性較低，但也存在易燃易爆問題，生產過程中的安全問題較為突出。
（2）設備適應性
水性上光油主要主要由水溶性樹脂和水分散型樹脂組成，改變二者的配比，可以靈活調節上光油的黏度。它的這一特性，使得水性上光油可以適應幾乎所有印刷設備的要求。水性上光油為揮發乾燥型，紅外線、熱風等乾燥裝置均可用於水性上光油的乾燥。 溶劑型上光油是以樹脂溶液形式存在的，黏度可調范圍小，對設備適應性較差。 UV上光油需要專門的紫外光固化設備與之配套。
（3）光澤度
在加工高光澤類產品時，UV上光油具有一定的優勢，溶劑型上光油次之，水性上光油最差。水性上光油塗層光澤度較低，一方面是由於水分子揮發速度慢，在水分揮發過程中易使塗膜凹凸不平；另一方面是由於水性上光油中乳液類樹脂粒子的存在，使塗膜的表面平整性受到影響。為了提高水性上光油塗層的光澤度，一方面要盡可能降低乳液粒徑，使塗膜的平整度相應提高。近年來隨著微乳聚合技術的發展，水性上光油的光澤也在不斷提高。另一方面，可以在水性上光油中加入少量的高沸點溶劑，潤漲乳液粒子，促使其形成平整性較好的塗膜。經過以上改進，水性上光油塗層的光澤度可以達到90%以上，已接近UV上光油的塗層光澤水平，可滿足一般高光澤產品的要求。
在亞光、無光產品領域，要使塗膜達到亞光或無光的效果，一種方法是在上光油中加入消光劑；另一種方法是在同一體系中採用兩種互不相溶的樹脂。在溶劑型上光油中，樹脂是以溶液形式存在的，互不相溶的兩種樹脂不可能存在於同一體系中，只能採用添加消光劑的方法來達到控制光澤的目的，這無形中就增加了產品成本。而在水性上光油中，樹脂以水分散體的形式存在，這就為同一體系中存在兩種互不相溶的樹脂創造了條件，通過改變兩種樹脂的配比，可以靈活地調節產品的光澤，從而達到亞光或無的的效果。可以說，在亞光、無光上光領域，水性上光油有著得天獨厚的優勢。
防水性
在水性上光油體系中，由於水溶性樹脂中大量羧基的存在及乳液中乳化劑親水性能的影響，水性上光油的防水性一度受到制約。近年來，隨著乳液無乳聚合技術的進步及功能性疏水助劑的出現，水性上光油在防水性能方面已有了較大提高，可滿足一般印刷品對防水性能的要求。
上光產品平滑性
由於水性塗料爽滑類助劑的大量出現，水性上光油的爽滑性問題已得到徹底解決，其在印刷品平滑性方面的表現已不亞於任何溶劑類產品。