水性聚氨酯涂料是以水性聚氨酯树脂为基料并以水为分散介质的一类涂料。通过交联改性的水性聚氨酯涂料具有良好的贮存稳定性、涂膜机械性能、耐水性、耐溶剂性及耐老化性能，而且与传统的溶剂型聚氨酯涂料的性能相近，是水性聚氨酯涂料的一个重要发展方向。品种主要包括热固型聚氨酯涂料和含封闭异氰酸酯的水性聚氨酯涂料等几个品种。
（1）热固型聚氨酯涂料。交联的聚氨酯能增加其耐溶剂性及水解稳定性。聚氨酯水分散体在应用时与少量外加交联剂混合组成的体系叫热固型水性聚氨酯涂料，也叫做外交联水性聚氨酯涂料。使用的交联剂主要有多官能团的氮丙啶、氨基树脂（三聚氯胺树脂）或专用的环氧树脂等。采用氮丙啶，一般用量为聚氨酯质量的3%-5%，就有很好的交联薄膜生成；（2）含封闭异氨酸酯的水性聚氨酯涂料。该涂料的成膜原料由多异氰酸酯组分和含羟基组分两部分组成。多异氰酸酯被苯酚或其它含单官能团的活泼氢原子的化合物所封闭，因此两部分可以合装而不反应，成为单组分涂料，并具有良好的贮藏稳定性。多异氰酸酯组分与苯酚、丙二酸酯、己内酰胺等封闭剂反应生成氨酯键，而氨酯键在加热的情况下又裂解生成异氰酸酯，再与羟基组分反应生成聚氨酯。因此封闭型聚氨酯水性涂料的成膜就是利用不同结构的氨酯键的热稳定性的差异，以较稳定的氨酯键来取代较弱的氨酯键。封闭剂的种类很多，但是芳香族异氰酸酯水性聚氨酯涂料主要用苯酚或甲酚。脂肪族水性聚氨酯漆则不用酚类，以免变色，可采用乳酸乙酯、己内酰胺、丙二酸二乙酯、乙酰丙酮、乙酰乙酸乙酯等；（3）室温固化水性聚氨酯涂料。对于某些热敏基材和大型制件，不能采用加热的方式交联，必须采用室温交联的水性聚氨酯涂料。美国空气产品和化学公司报道，通过与水分散性多异氰酸酯结合，可以改进水性端羟基聚氨酯预聚物/丙烯酸酯混合物，尤其是羟基丙烯酸酯混合物的性能。此类水性聚氨酯涂料，采用特制的多异氰酸酯交联剂，即含（-nco）端基的异氰酸酯预聚物，经亲水处理后分散于各种含羟基聚合物中而形成的分散体，与多种含羟基聚合物水分散体组成能在室温固化的聚氨酯水性涂料；（4）光固化水性聚氨酯涂料。光固化水性聚氨酯涂料采用电子束辐射、紫外光辐射的高强度辐射引发低活性的聚物体系产生交联固化，以紫外光固化形式为主。先用不饱和聚酯多元醇制备预聚物，然后用常规的方法引进粒子基团，经亲水处理后制得在主链上带双键的聚氨酯水分散体，再与易溶的高活性三丙烯酸烷氧基酯单体、光敏剂等助剂混合得到光固化水性聚氨酯涂料；（5）第三代水性聚氨酯涂料（pua）。聚氨酯（pu）乳液和聚丙烯酸（pa）乳液同其溶剂型产品相比，具有价廉，安全，不燃烧，无毒，不污染环境等优点。纯pa乳液存在耐磨性、耐水性和耐化学品性差的缺陷，单一的pu乳液也存在一些不足，如稳定性、白增稠性和膜的保光性差，固含量高，应用范围不广等。pu和pa在性质上具有互补作用。pua复合乳液兼备了二者的优点，具有耐磨、耐腐蚀和光亮，柔软有弹性，耐水性和机械力学性能好，耐候性佳等特性，因此被誉为第三代水性聚氨酯，成为当今涂料的一个发展趋势。
水性pu分散体已在通用溶剂型pu所覆盖的领域大量使用，成功地应用于轻纺、皮革加工、涂料、木材加工、建材、造纸和胶粘剂等行业。皮革工业加工中pu乳液涂饰后的皮革，具有光泽度高、手感好、耐磨耗、不易断裂、弹性好、耐低温性能和耐挠屈性能优良等特点，克服了丙烯酸类树脂涂饰剂“热粘冷脆”的缺陷。
此外，在纺织品涂层整理中有广泛的应用。水性pu对纺织品的成膜性好、粘接强度高、能赋予织物柔软、丰满的手感，改善织物耐磨性、抗皱性、回弹性、通透性和耐热性等。
水性pu比有机溶剂型pu应用成本低、无公害、易处理、粘合效果好，在胶粘剂及涂料行业有很好的发展前途。pu离子聚合物对天然和合成橡胶表面均具有很好粘接性，可用于鞋类的制造。水性pu主要用做家具漆、电泳漆、电沉积涂料、建筑涂料、纸张处理涂料、玻璃纤维涂料等 除此之外水性涂料还有一些特殊用途，如用作安全玻璃的中间涂膜，以制成不碎裂的安全玻璃，广泛用于汽车、飞机、轮船或航天仪器。水性分散体主要用作金属涂料，如阳离子型电沉积涂料被广泛用于汽车底漆，以提高车体的抗腐蚀性能。
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水性聚氨酯树脂主要在涂料、黏合剂和处理剂等领域得到广泛的应用。
1、黏合剂
和溶剂型聚氨酯黏合剂一样，水性聚氨酯黏合剂黏结性能好，胶膜物性可调节范围大，除可用作各种基材的涂层胶外，还可用于多种基材的黏结
(1)多种层压制品的制造，包括胶合板、食品包装复合塑料薄膜、织物层压制品、各种薄层材料的层压制品，如软质pvc塑料薄膜或塑料片与其他材料(如木材、织物、纸、皮革、金属)的层压制品。(2)植绒黏合剂、人造革黏合剂、玻璃纤维及其他纤维集束黏合剂、油墨黏合剂的制备。(3)普通材料的黏结，如汽车内装饰材料的黏结。水性聚氨酯用于黏合剂时，一般必须进行调配，以适合施工条件及基材等因素。以水性聚氨酯为基础，可添加交联剂、增稠剂、填料、增塑剂、颜料、其他类型水性树脂及水。施胶之前必须将浆料搅拌均匀，还需考虑各添加剂对水性聚氨酯的短期稳定性有无影响。为了获得较髙的耐水性、耐热性及黏结强度，许多水性聚氨酯系统已广泛使用交联剂，组成双组分系统，这和双组分溶剂型(挥发型)聚氨酯黏合剂系统有点类似。木材加工是水性黏合剂的最大应用领域。制造胶合板、纤维板、刨花板常用的水性黏合剂为“三醛树脂”，即脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、酚醛树脂等。采用¨三醛树脂”制造复合板材，一般要求木材水分含量在2%以内，而未经干燥处理的木材水分含量在10%左右甚至更高，需要经过干燥处理才能进行层压复合加匚，耗能大，否则压制的板材发生爆裂；三醛树脂在黏结过程及制品使用、放置过程中均可能产生有刺激性气味和毒性的甲醛，对环境造成污染；脲醛胶黏合的制品耐水性较差，白胶黏合的制品耐水及耐热性均不佳，热压时易透胶。而采用含异氰酸酯基团的乙烯基水性聚氨酯黏合剂及异氰酸酯乳液可避免以上缺陷，固化快，制品耐水性好。水性聚氨酯类黏合剂用量少，可弥补价格高的不足。日本、美国、德国等国家已用水性乙烯基聚氨酯黏合剂部分取代了污染严重的“三醛树脂”黏合剂
2.涂层剂
(1)皮革涂层。聚氨酯材料柔韧、耐磨，可用作天然皮革及人造革的涂层及补伤剂。阴离子聚醚型水性聚氨酯树脂代替丙烯酸树脂乳液作为皮革涂饰剂处理髙档天然皮革时，克服了丙烯酸树脂的热黏冷脆的缺点，经涂饰的皮革手感柔软丰满，可用于制造鞋、服装、皮包等。水性聚氨酯树脂也可与丙烯酸树脂共混使用。(2)织物涂层。水性聚氨酯可用作多种织物的涂层剂，如帆布、服装面料、传送带涂层。(3)纤维处理剂。棉纤维、化学纤维经聚氨酯乳液稀溶液浸渍、脱水、热处理，可改善手感、耐折性和防缩性。(4)塑料涂层。水性聚氨酯可用作尼龙、abs等表面涂层。(5)地板涂层。水性聚氨酯可用于体育馆、室内木地板、混凝土地板的涂层，其耐磨，耐冲击，光泽度好。(6)其他材料的涂层，如纸张、汽车内装饰件涂层。
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水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系，也称水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。水性聚氨酯以水为溶剂，无污染、安全可靠、机械性能优良、相容性好、易于改性等优点。
在高分子材料合成过程中使用一定的毒性溶剂，但能确保其循环利用并降低其在产品中的残留率，也是高分子绿色合成的研究内容。水性聚氨酯树脂的合成即是这个方面的典型例子。水性聚氨酯树脂是将聚氨酯分散在水中形成的均匀乳液，具有不燃、气味小、不污染环境节能、操作加工方便等优点，广泛用作黏合剂和涂料。与溶剂型聚氨酯黏合剂相比，水性聚氨酯具有以下特点：
(1)大多数水性聚氨酯树脂中不含反应性nco基团，因而树脂主要靠分子内极性基团产生内聚力和黏附力进行固化。水性聚氨酯中的羧基、羟基等在适宜条件下可参与反应，使黏合剂产生交联。(2)黏度是黏合剂使用性能的一个重要参数。水性聚氨酯树脂的黏度一般通过水溶性增稠剂及水来调整。(3)由于水的挥发性比有机溶剂的差，故水性聚氨酯黏合剂干燥较慢，材料的耐水性较差。(4)水性聚氨酯树脂可与多种水性树脂混合，以改进性能或降低成本。此时应注意水性树脂的电性和酸碱性，否则可能引起水性聚氨酯树脂凝聚。(5)水性聚氨酯树脂气味小，操作方便，残胶易清理。
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