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聚氨酯涂料的发展趋势及其应用前景1张力计

张力计
2022年11月10日

聚氨酯涂料的发展趋势及其应用前景1

聚氨酯涂料PU以其优异的粘结性，耐摩擦性、高光泽度等优良性能在涂料行业中占有非常重要的位置，深受市场和广大消费者亲睐。简要介绍了聚氨酯涂料的应用和发展现状，分别阐述了聚氨酯汽车涂料、聚氨酯木器涂料、聚氨酯防腐涂料及聚氨酯塑料涂料的应用及发展趋势。

1·聚氨酯涂料的应用和发展

聚氨酯技术早在德国兴起，1937年，奥托拜耳先生发明聚氨酯，奠定了聚氨酯化学的基础，开发出适合不同用途需要的聚氨酯技术okmart.com。自1955年以来，拜耳公司已把各种单体和聚合的异氰酸酯、聚酯、聚醚及丙烯酸酯应用于聚氨酯涂料的生产中。1965年抗褪色双组分聚氨酯涂料应用于飞机和火车机身;1987年Bayhydrolò作为水性成膜物使用;1994年Bayhydurò和Bayhydrolò作为水性双组分聚氨酯体系投入使用。

聚氨酯漆即聚氨基甲酸酯漆。它漆膜强韧，光泽丰满，附着力强，耐水耐磨、耐腐蚀性优良。被广泛用于高级木器家具，也可用于金属表面。

由于聚氨酯多方面的优异性能。在中国用于涂料工业的聚氨酯不包括建筑涂料所占的比例已经超过25%。

聚氨酯涂料在木器涂料工业中占主导地位，占到75%的市场份额，紧接着是汽车修补漆，占40%多。聚氨酯技术在防腐涂料、塑料涂料和汽车原厂漆方面的应用也越来越广，占10%的市场份额。近年来，聚氨酯涂料正以15%的增长率在增长。

聚氨酯漆是以多异氰酸与多羟基化合物反应而制得，它不烘烤也能达到烘烤漆的性能。涂膜坚硬耐磨，耐化学腐蚀，耐油、耐溶剂、稳定性突出，漆膜光亮丰满，可用于高级轿车作表面涂层。

聚氨酯双组份树脂合成涂料的成膜过程是:主剂OH固化剂NCO两组份中的高分子化学成分产生化学反应而成膜。因此在实际施工中不得随意增减固化剂的份量，增多会使涂膜发脆、易起泡等;减少会使涂膜发软、不干、硬度不够、耐划伤性不好。在市场销售的产品中也有单组份的PU漆，它是用含NCO基团的树脂吸收空气中的水汽OH来进行反应，其固化机理是一样的。其优点是:硬度高，耐磨、耐热、耐水性好，固含量50%70%，丰满度好，施工效率高，涂装成本低，应用范围广。在全国家具界使用此类涂料约占60%左右。缺点是:施工环境要求高，漆膜损坏不易修复，配漆后使用时间受到限制，层间必须打磨，配比要求严格。

选择稀释剂，很多人凭借经验，事实上，稀释剂的选用是很有窍门的，一种好的稀释剂基本条件有二个:一是针对不同施工要求，其挥发速率、溶解能力要合适。二是稀释剂中不能含有与NCO基反应的物质。譬如酸、醇类及水分。

水分的存在是产生气泡的原因之一，其危害还存在于工艺上，以水与TDI为例，它们之间能反应生成胺类物质并引发连锁反应。

水分的存在严重影响产品质量和生产成本。

汽车修补漆用的水性双组分聚氨酯涂料的含羟基组分中通常要加入流平剂、消泡剂、催化剂、光稳定剂、增稠剂和有机共溶剂等助剂，再与多异氰酸酯组分混合后加水调整黏度，用喷涂法施工。

水乳化型聚氨酯双组分涂料的性能，如干燥时间、光泽、硬度和耐溶剂性基本上达到了溶剂型涂料的要求。文献报道，催化剂的量增加，不粘时间和全干时间减少，而涂料的物理性能柔韧性和硬度不变;7d后，漆膜已经得到高度交联，有非常好的耐溶剂性，能超过200次甲乙酮双面擦拭;涂料的不粘时间和全干时间与NCO/OH的比例无关;随着异氰酸酯交联剂黏度的增加，漆膜的摆杆硬度增加，耐溶剂性相应增加。

无溶剂环氧聚氨酯涂料主要以改性聚氨酯树脂作为主要成膜物，利用活性稀释增韧剂实现无溶剂化，赋予涂层良好的粘接力，优异的化学稳定性和机械性能。鳞片状填料的加入不但能提高涂层的机械性能，还能够起到良好的涂层屏蔽作用，具有良好的防腐作用。

无溶剂环氧聚氨酯涂料具有强度大，固体含量高、防蚀性能好、耐老化性能优良、施工工序简单、能抵抗水及各种酸、碱、盐等强腐蚀性介质的侵蚀、无环境污染等优点。适用于各种大气环境下钢铁及其他金属或非金属设备的腐蚀防护与装饰。

2·聚氨酯汽车涂料

汽车涂料要求漆膜有较好的光泽、快干、良好的耐水性、耐溶剂性和耐老化性。汽车修补漆还必须能够低温固化，而双组分聚氨酯涂料正好能满足这些要求。由丙烯酸酯多元醇和多异氰酸酯组成的双组分聚氨酯涂料，能室温或低温烘烤固化，可用在汽车的金属、塑料、木材以及其它底材上。这类涂料使用了较多的挥发性有机溶剂，因此对环境造成了严重危害。

最近几年来，又开发了水性双组分聚氨酯涂料并获得成功应用，其主要是采用了水分散的多元醇组分，通过在该多元醇组分中引入羧酸基团，将其用胺中和后分散在水中;而作为固化剂的多异氰酸酯组分可采用低、中黏度的传统固化剂或使用亲水改性的多异氰酸酯。

聚氨酯清漆是指双组分聚氨酯清漆和单组分聚氨酯改性氨基丙烯酸烘烤清漆。聚氨酯清漆市场份额超过30%。目前，聚氨酯清漆在中国年增长率约15%。大众汽车、通用汽车和现代汽车都在使用聚氨酯改性氨基丙烯酸烘烤清漆。相对于传统的氨基丙烯酸清漆，聚氨酯清漆外观更加清澈透亮，耐候性更加出色。同时对于现在市场上很关心的耐洗车性能和耐酸雨性能，聚氨酯清漆都有很明显的优势，目前，为了减少有机挥发物的排放，一些汽车厂商已经开始使用水性汽车原厂漆。拜耳是最早把聚氨酯引入到修补漆中的公司之一。现在拜耳的双组分修补漆原料在全世界范围都在广泛的应用。

聚氨酯涂料在颜色和保光性方面的性能尤为突出，具有优异的耐化学品性、出色的耐候性以及物理机械性能，漆膜颜色丰满，流平性和鲜映性好;柔韧性和硬度适中。正是由于聚氨酯涂料的这种耐久性，使其成为要求极高的终端市场的理想选择。双组分聚氨酯涂料不仅用于客车，也广泛用于豪华轿车。聚氨酯防擦伤抗石击涂料已用于汽车车体的防护。

美国MOVAY公司开发了一种新型汽车面涂，这种面漆为高固体分单组分聚氨酯改性聚合物，可用于刚性和柔性汽车底材上，并且有优异的耐酸性、硬度以及颜料的容合性。

近年来，汽车的环保趋势带给车用聚氨酯产业巨大的发展空间。据报道，2008年全球汽车修补漆市场的总用量达到了143.6万磅，其中西欧和北美市场占前两位，从产品种类型看，2008年北美汽车修补漆75%由双组分聚氨酯2KPUR占据，而在东欧和西欧市场上，双组分聚氨酯更是占据了90.0%。