水性聚氨酯的现状与发展趋势

从1943年德国的Schlack首先研制出水性聚氨酯至今已经有70年的历史，国内外对于水性聚氨酯的研究取得了可喜的进展，技术日益成熟和完善。德国、美国、日本等多家企业已经生产出性能优异的水性聚氨酯产品，并占据了一定的市场份额。随着环境保护、人体健康和对水基材料质量要求的不断提高，综合运用多种改性方式和开发新的改性方法，制备出高档多功能水性聚氨酯的发展势在必行，随着研究人员的努力，水性聚氨酯产品的技术和性能等已趋向成熟。与国外水性聚氨酯系列化、大工业化的水平相比，国内对于水性聚氨酯的研究和开发仍处于成长阶段，仍存在着原料品种少、制备方法单一、理论研究不足、应用研究不够深入等诸多问题，需要进一步探索，同时，水性聚氨酯也存在一定的不足，如耐水性差、干燥速率慢、体系表面张力大、成本高、价格高等，也限制了水性聚氨酯的进一步应用与发展。

目前，国内市场上的水性聚氨酯还具有以下共同特点。

①大多数单组分水性聚氨酯主要是依靠分子内极性基团产生内聚力和黏附力进行固化。水性聚氨酯中含有羧基、羟基等基团，适宜条件下可参与反应，使其产生交联，进一步增加其成膜强度。

②水性聚氨酯气味小，操作方便，残胶易于清理。

③水性聚氨酯可与多种水性树脂混合（如水性丙烯酸树脂、水性环氧树脂等），以改进性能或降低成本。因受到聚合物间的相容性或在某些溶剂中的溶解性的影响而受到一些限制。

④由于水的挥发性比有机溶剂差，故水性聚氨酯干燥缓慢，胶膜干燥后若不形成一定程度的交联，则耐水性不佳。

高性能低VOC含量的水性聚氨酯有广阔的应用前景。水性聚氨酯具有干燥时间短、外观好、耐溶剂性好等特点，使其在木器涂料中占有很大份额；具有良好的耐低温性和耐化学品性的水性聚氨酯皮革涂料，已取代传统溶剂型丙烯酸皮革涂饰剂、硝基纤维素涂饰剂，成为皮革涂料的主要品种；此外，水性聚氨酯可用于工业涂料和防腐涂料。

聚氨酯未来的发展趋势为开发高性能、低能耗和无污染的水性聚氨酯。今后若干年水性聚氨酯的发展方向主要将集中在以下方面。

①提高水性聚氨酯的耐水性。

②提高水性聚氨酯的稳定性，在保持水性聚氨酯耐水性的同时，提高水性聚氨酯的储存稳定性是目前国外水性聚氨酯研究的重要方向。

③提高水性聚氨酯的固含量，目前所生产的水性聚氨酯的固含量多为20%～40%，干燥和运输费用较高，应努力设法将其提高；如果将固含量提高到45%以上，在40～60℃的干燥温度下其干燥速率可与普通溶剂型聚氨酯树脂在室温下的干燥速率相近。

④加强复合型改性水分散型聚氨酯的研究，利用聚氨酯分子的可设计性，在聚氨酯链上引入特殊功能的分子结构，如含氟、含硅聚合物链，使涂膜具有更多的功能性。

⑤发展抗静电和抗菌型水性聚氨酯。

⑥加强对高固含量和粉末状水分散型聚氨酯的研究。

⑦利用可再生资源如植物油、松香及废弃塑料制备多元醇，再用该多元醇合成水性聚氨酯，制备改性水性聚氨酯。

⑧积极进行双组分水性聚氨酯的研究，发展高性能、低VOC双组分水性聚氨酯。

⑨进一步开拓水性聚氨酯的应用领域。