水性聚氨酯的基本原料

在水性聚氨酯乳液的合成中，主要涉及的基本原料有多异氰酸酯、大分子多元醇化合物、亲水扩链剂、成盐剂、溶剂和水。

（1）多异氰酸酯

常用的品种有TDI、MDI等芳香族二异氰酸酯，HDI等脂肪族二异氰酸酯和IPDI、H-MDI等脂环族二异氰酸酯等十多个品种。芳香族聚氨酯材料的力学性能较好，但不耐黄变，并且由于苯环结构的存在，使得水分散液的热活化温度较高，限制了其应用范围。而脂肪族或脂环族聚氨酯的耐水解性比芳香族聚氨酯要好，储存也更稳定，更重要的是其具有优异的耐黄变性能。国外高品质的聚酯型水性聚氨酯一般均采用脂肪族或脂环族异氰酸酯原料制成。我国受原料品种及价格等因素的限制，大多数产品仍采用TDI为多异氰酸酯的首选原料。

（2）大分子多元醇

聚氨酯所用大分子多元醇化合物主要是聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚乙二醇、聚四氢呋喃醚、聚酯酰胺、丙烯酸多元醇、蓖麻油类多元醇以及端羟基聚丁二烯橡胶、聚1,6-己二醇碳酸酯等。水性聚氨酯的制备常采用低聚物多元醇，一般以聚醚二元醇和聚酯二元醇居多，有时还使用聚醚三元醇、低支化度聚酯多元醇、聚碳酸酯二醇等小品种低聚物多元醇。

聚醚型聚氨酯中的醚基易旋转，具有较好的柔顺性，较好的低温性能，并且醚基不易水解，耐水解性优于聚酯型。但醚键的α碳易被氧化，产生一系列氧化降解反应。由于价格原因，目前国内主要采用聚醚多元醇制备水性聚氨酯。

聚酯型聚氨酯强度高、黏结力好，但由于聚酯本身的耐水解性较差，故采用一般原料制得的聚酯型水性聚氨酯，其储存稳定期相对较短。但如果采用耐水解性的聚酯多元醇品种，可以显著提高水性聚氨酯的耐水解性。国外的聚氨酯涂料的主流产品均是聚酯型聚氨酯。

（3）亲水扩链剂

亲水扩链剂是在对端异氰酸酯基的聚氨酯预聚体进行扩链的同时引入亲水性基团的物质，分为阴离子型、阳离子型和非离子型三种。常用的品种有二羟甲基丙酸（DMPA）、二羟基半酯、乙二氨基乙磺酸钠、二乙烯三胺、甲基二乙醇胺等。这类亲水扩链剂是水性聚氨酯制备中使用的专用原料，其结构中通常含有羧基、磺酸基或仲氨基，当其侧挂到聚氨酯分子链上，会使聚氨酯链段上带有能被离子化的功能性基团。

（4）成盐剂

成盐剂也称中和剂，是一种能和羧基、磺酸基、叔氨基或脲基等基团反应形成聚合物盐或者生成离子基团的试剂。阴离子型水性聚氨酯使用的成盐剂主要有三乙胺、氨水、氢氧化钠等，阳离子型水性聚氨酯使用的成盐剂主要有盐酸、醋酸、CH3I、（CH3）2SO4、环氧氯丙烷等。

（5）溶剂

在预聚反应过程中，根据反应的原料，有时候反应过程中的黏度会较大，甚至搅拌困难，此时需向体系中加入有机溶剂以降低黏度，利于搅拌。同时，加入溶剂有助于体系的充分反应，使分子链进一步增长。目前合成水性聚氨酯常用的溶剂有丙酮、丁酮、二氧六环、N,N-二甲基酰胺、N-甲基吡咯烷酮等。考虑成本的原因，工业上多采用丙酮作为溶剂。丙酮沸点低，易于脱除，但会使合成后期的反应温度较低，延长反应时间。