傳統(tǒng)的聚氨酯涂料往往存在大量的揮發(fā)物，這些揮發(fā)物的揮發(fā)會(huì)對(duì)人的身體健康帶來(lái)較大的影響，同時(shí)會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定程度的影響。為了最大限度地保護(hù)環(huán)境，要加強(qiáng)對(duì)于傳統(tǒng)聚氨酯涂料的改性研究，以提高水性聚氨酯涂料的綠色無(wú)污染水平，實(shí)現(xiàn)人們生活質(zhì)量的提高。在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，要采取切實(shí)可行的改性方案，以適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景，滿(mǎn)足人們的多樣化生活，實(shí)現(xiàn)高性能水性聚氨酯的廣泛應(yīng)用和發(fā)展。

1 水性聚氨酯涂料的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前水性聚氨酯涂料在生活中有了較大的使用范圍，極大地促進(jìn)了人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展各個(gè)領(lǐng)域的有效增長(zhǎng)，為人們生活水平和生活質(zhì)量的提高做出了突出的貢獻(xiàn)。但是在具體的應(yīng)用領(lǐng)域，仍存在一些問(wèn)題亟待解決，只有不斷加強(qiáng)研究，實(shí)現(xiàn)水性聚氨酯涂料的改性，才能有效對(duì)水性聚氨酯涂料進(jìn)行應(yīng)用，促進(jìn)人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步。目前應(yīng)用上的不足主要存在以下幾個(gè)方面。首先是水性聚氨酯涂料成膜所用的時(shí)間較長(zhǎng)，且對(duì)周?chē)h(huán)境要求較高，并且含量相對(duì)較低，不易于存儲(chǔ)，導(dǎo)致應(yīng)用范圍相對(duì)狹窄，不利于大規(guī)模使用。要加強(qiáng)此方面的研究，就要對(duì)水性聚氨酯涂料進(jìn)行積極的改良性能，降低其對(duì)周?chē)h(huán)境的依賴(lài)程度，提高存儲(chǔ)效率，促進(jìn)水性聚氨酯涂料的有效使用，滿(mǎn)足實(shí)際的使用需要。其次是水性聚氨酯涂料的耐水性能較差，相較于溶劑型的涂料，水性聚氨酯涂料的使用范圍受到很大程度的限制。究其原因在于水性聚氨酯涂料的成膜中含有親水的物質(zhì)，導(dǎo)致耐水性較差，需要對(duì)水性聚氨酯涂料進(jìn)行有效的改性，使其提高耐水性，增強(qiáng)使用效率，從而擴(kuò)展其使用范圍。再次是水性聚氨酯涂料成膜后，經(jīng)常以水乳化的形式存在，其豐滿(mǎn)度和光澤度較差，不利于對(duì)豐滿(mǎn)度和光澤度要求較高的領(lǐng)域使用，降低了其適用范圍，無(wú)法有效促進(jìn)高性能水性聚氨酯涂料的廣泛發(fā)展。

2 高性能水性聚氨酯涂料改性研究

2.1 水性聚氨酯涂料的有機(jī)硅改性

由于有機(jī)硅材料對(duì)低溫和鹽霧具有良好的抵抗力，因此有機(jī)硅改性技術(shù)的使用不僅解決了水性聚氨酯樹(shù)脂的低溫脆性問(wèn)題，而且提高了涂料對(duì)海洋環(huán)境的抵抗力。使用3-丙基三甲氧基硅烷單體（MPTS）和水性聚氨酯樹(shù)脂單體進(jìn)行聚合，以獲得30％的3-丙基三甲氧基硅烷改性水性聚氨酯樹(shù)脂含量。這種水性聚氨酯涂料的有機(jī)硅改性使其樹(shù)脂涂層不僅具有良好的光澤度，其耐低溫、耐鹽霧的性能也得到了大幅提高，提高了其適用范圍。當(dāng)前，有機(jī)硅改性的水性聚氨酯樹(shù)脂主要用于服裝和海洋工業(yè)，例如紡織品印刷、皮革涂料、碼頭設(shè)施等領(lǐng)域，極大地提高了這些行業(yè)的發(fā)展效率，實(shí)現(xiàn)其快速發(fā)展的目的，也為水性聚氨酯涂料的廣泛應(yīng)用提供了有效的支撐，實(shí)現(xiàn)水性聚氨酯涂料的改性目的。

2.2 水性聚氨酯涂料的聚氨酯樹(shù)脂改性

由于聚氨酯樹(shù)脂具有許多單體結(jié)構(gòu)，并且可以與一種或多種多元醇和氨基化合物聚合，因此可以獲得具有受控的硬度和柔軟度的多功能材料，有效提高了水性聚氨酯的使用效率，擴(kuò)大了水性聚氨酯的使用范圍。水性聚氨酯樹(shù)脂改性的水性聚氨酯涂料不僅具有良好的耐溶劑性和柔韌性，而且具有優(yōu)異的機(jī)械性能和耐化學(xué)性。與其他改性樹(shù)脂相比，這種改性成本更低，其適用范圍也更廣，且現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了連續(xù)的生產(chǎn)，其工業(yè)生產(chǎn)具有良好的商業(yè)價(jià)值。目前進(jìn)行水性聚氨酯涂料的聚氨酯樹(shù)脂改性的主要方法有三種，即物理混合、聚氨酯涂料共聚和原位乳液聚合。其中，原位乳液聚合是目前使用范圍最廣的改性方法，能夠有效促進(jìn)水性聚氨酯涂料的聚氨酯樹(shù)脂改性效率，提高其使用范圍，促進(jìn)高性能水性聚氨酯的廣泛使用。添加到系統(tǒng)中的無(wú)機(jī)物質(zhì)會(huì)引發(fā)單體的聚合反應(yīng)，從而形成復(fù)合樹(shù)脂。如今，它主要用于汽車(chē)輪轂、黏合劑、油漆和建筑涂料領(lǐng)域，極大地促進(jìn)了相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了對(duì)社會(huì)生產(chǎn)的有效支撐。

3 改性后的高性能水性聚氨酯涂料的應(yīng)用

3.1 用于擋風(fēng)玻璃涂層領(lǐng)域

作為世界人口第一的國(guó)家，我國(guó)的汽車(chē)保有量連年遞增，并且需要大量的涂料來(lái)保持車(chē)輛擋風(fēng)玻璃的美觀(guān)和耐用性。然而，傳統(tǒng)的涂料對(duì)環(huán)境造成破壞且價(jià)格昂貴，使得車(chē)輛擋風(fēng)玻璃的生產(chǎn)成本一直居高不下，這對(duì)于我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展極為不利。而聚氨酯樹(shù)脂改性后水性聚氨酯涂料能夠?qū)崿F(xiàn)綠色無(wú)污染且成本得到有效降低，更能有效地應(yīng)用于汽車(chē)擋風(fēng)玻璃上。改性后的水性聚氨酯涂料成膜率比較高，可以保護(hù)對(duì)汽車(chē)擋風(fēng)玻璃，同時(shí)有效地對(duì)汽車(chē)的整體美觀(guān)性進(jìn)行保證，實(shí)現(xiàn)水性聚氨酯涂料的有效利用。此外也有效避免了傳統(tǒng)涂料對(duì)環(huán)境的破壞，防止有害物質(zhì)的擴(kuò)散對(duì)環(huán)境造成的危害，保護(hù)了人們的身體健康。在實(shí)現(xiàn)綠色無(wú)污染的基礎(chǔ)上，也帶來(lái)了可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)水性聚氨酯涂料行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3.2 用于汽車(chē)涂層領(lǐng)域

在我國(guó)，一些對(duì)涂料要求相對(duì)較低的卡車(chē)和其他車(chē)輛通常只使用陰極電泳涂料作為車(chē)身底漆的噴涂，而傳統(tǒng)的聚氨酯涂料則用于底盤(pán)、框架和零件的汽車(chē)涂裝領(lǐng)域。而隨著水性聚氨酯涂料的有機(jī)硅改性和汽車(chē)及其他車(chē)輛對(duì)涂料的要求越來(lái)越高，不僅車(chē)身和金屬部件的底漆要涂有陰極電泳，并且水性聚氨酯改良涂料也要用于中間漆和面漆的噴涂。目前汽車(chē)涂層專(zhuān)業(yè)人員可以從小型車(chē)輛和防腐要求低的車(chē)輛入手，然后逐步使用水性汽車(chē)涂料，加強(qiáng)水性聚氨酯涂料的有效應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)水性聚氨酯涂料更加廣泛的使用，促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的良性發(fā)展。

3.3 用于建筑行業(yè)領(lǐng)域

水性材料在建筑中的應(yīng)用可根據(jù)不同的噴涂位置分為內(nèi)墻涂料、外墻涂料、地板覆蓋物和屋頂覆蓋物，針對(duì)施加涂料的介質(zhì)不同，對(duì)涂料的要求也存在差異，一般來(lái)說(shuō)外墻涂料對(duì)涂料的要求較高，對(duì)涂層的要求不僅必須具有良好的附著力，而且還必須具有較高的耐候性、耐酸堿性、抗凍性和抗紫外線(xiàn)性。目前水性聚氨酯涂料的聚氨酯樹(shù)脂改性已成功完成，對(duì)于建筑領(lǐng)域的適用范圍也隨之?dāng)U大，能夠有效提升建筑物的整體質(zhì)量水平，實(shí)現(xiàn)保障建筑工程噴涂效果的作用，促進(jìn)我國(guó)建筑工程的健康可持續(xù)發(fā)展。

3.4 用于木制家具生產(chǎn)領(lǐng)域

經(jīng)過(guò)多年的廣告宣傳和不斷嘗試，水性聚氨酯涂料也開(kāi)始在我國(guó)木制家具市場(chǎng)應(yīng)用，但其應(yīng)用率很低，不到整個(gè)涂料市場(chǎng)的5％。目前，木制產(chǎn)品中的水性涂料主要用于木制產(chǎn)品，如玩具、相框、工藝品、家具、門(mén)等的生產(chǎn)和應(yīng)用?？紤]到當(dāng)前木制家具涂料和涂料綠色無(wú)污染的發(fā)展趨勢(shì)，改性的水性聚氨酯涂料也積極應(yīng)用于木制家具的涂裝中。在木制家具生產(chǎn)使用領(lǐng)域，由于居民通常傾向于購(gòu)買(mǎi)現(xiàn)成的木制家具來(lái)進(jìn)行家庭裝飾，因此通常不會(huì)在第一道工序中使用水性涂料，而是在后續(xù)裝修中使用水性聚氨酯涂料。同時(shí)由于水性聚氨酯涂料需要滿(mǎn)足特殊的溫度和濕度要求，因此工廠(chǎng)裝配線(xiàn)只能進(jìn)行加熱和干燥，這就是為什么水性聚氨酯涂料最常用于工廠(chǎng)涂料的原因。如果要在層壓板和木制家具中使用水性聚氨酯涂料，則應(yīng)嘗試開(kāi)發(fā)水性聚氨酯涂料烤漆技術(shù)。

3.5 用于金屬防腐領(lǐng)域

在我國(guó)，防腐涂料的使用相對(duì)較多。當(dāng)今市場(chǎng)上已經(jīng)有大量的水性聚氨酯防腐涂料，主要有以下幾種：①自干水性聚氨酯涂料主要用作表面涂層的底漆處理，防腐要求相對(duì)較低，例如工程機(jī)械設(shè)備的防腐處理；②水性聚氨酯涂料烤漆處理，主要用于對(duì)防腐性能要求較高的五金設(shè)備、底盤(pán)、摩托車(chē)零件等領(lǐng)域，能夠很好地實(shí)現(xiàn)防腐的要求；③用于車(chē)身、車(chē)架、汽車(chē)零件等的改性水性聚氨酯噴涂烤漆，其重點(diǎn)是美觀(guān)和光潔度等。改性水性聚氨酯涂料對(duì)于金屬防腐具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了水性聚氨酯涂料的發(fā)展，促進(jìn)了金屬防腐領(lǐng)域的高效發(fā)展。

3.6 用于塑料生產(chǎn)領(lǐng)域

塑料材料在我國(guó)的制造業(yè)中被越來(lái)越多地使用，市場(chǎng)上有許多類(lèi)型的塑料產(chǎn)品，選擇正確的水性聚氨酯涂料是必然趨勢(shì)。目前，塑料涂料中仍使用大量的傳統(tǒng)涂料，這些涂料往往會(huì)散發(fā)出有害的揮發(fā)物，對(duì)人們的健康和環(huán)境具有極大的危害。隨著改性水性聚氨酯涂料的使用，這種情況得到極大改善，水性聚氨酯的塑料涂料也開(kāi)始增加其使用范圍。當(dāng)前，用于塑料生產(chǎn)的水性涂料和木制家具涂料成分相對(duì)較近，并且已添加了水性光固化劑。塑料涂料主要用于極性塑料產(chǎn)品的表面。對(duì)于由聚乙烯和PP制成的產(chǎn)品，則使用水性聚氨酯底漆。兩組分水性聚氨酯在水性塑料涂料中具有出色的性能，并且具有很強(qiáng)的附著力，可以滿(mǎn)足大多數(shù)塑料產(chǎn)品對(duì)水性聚氨酯涂料的要求。因此，它被廣泛用于塑料制品的涂料中。由于大多數(shù)塑料產(chǎn)品的表面相對(duì)光滑，因此水性涂料不能完全滿(mǎn)足表面附著力要求，尤其是對(duì)于PE和PP塑料產(chǎn)品。因此，提高水性聚氨酯涂料的附著力是未來(lái)研究的主要重點(diǎn)。

3.7 用于皮革紡織紙張生產(chǎn)領(lǐng)域

皮革和紡織品是水性聚氨酯涂料的最早應(yīng)用之一，我國(guó)是皮革和紡織品的主要出口國(guó)。在這兩個(gè)領(lǐng)域中，水性聚氨酯涂料的使用也越來(lái)越廣泛。首先水性皮革涂飾劑主要由兩種制備材料組成，水性聚氨酯樹(shù)脂和丙烯酸乳液，其表面光亮、手感宜人、耐磨性高，且不易起皺，被廣泛應(yīng)用于高品質(zhì)皮革制品。其次是紡織工業(yè)中的水性聚氨酯涂料主要表現(xiàn)在紡織懸浮液和印花涂料中。這些品種主要包括水性聚氨酯涂料和乳液。使用水性聚氨酯的織物覆蓋物柔軟且手感宜人，因此受到消費(fèi)者的青睞。再次用于造紙的涂料，清漆主要由丙烯酸乳液、水溶性丙烯酸樹(shù)脂和水性聚氨酯組成，其中水性聚氨酯主要用于制備高品質(zhì)的紙張包皮油等。

4 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，水性聚氨酯涂料在油漆和清漆行業(yè)中發(fā)展迅速，并已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，顯示出良好的開(kāi)發(fā)潛力。但是，由于水性聚氨酯涂料的使用受到環(huán)境和產(chǎn)品本身要求的限制，并且在使用水性聚氨酯涂料時(shí)需要克服許多技術(shù)問(wèn)題，因此需要進(jìn)一步的努力來(lái)替代溶劑型涂料，達(dá)到高性能水性聚氨酯涂料應(yīng)用可持續(xù)發(fā)展的目的。

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