水溶性聚氨脂
水溶性聚氨酯综述
摘要：水性聚氨酯(WBPU)以水作为介质，多异氰酸酯与聚醚或聚酯多元醇，利用多异氰酸酯中-CNO 基与醇中的-OH基反应生成聚氨酯预聚体，经过扩链后，用封端剂封端成为阴离子的聚氨酯化合物。具有不燃、无毒、无污染、节省能源及易贮存等优点，使用方便，应用广泛。本文介绍了其相关的性能及在生产中的应用。关键词：水溶性聚氨酯 TDI 低聚多元醇
1.原料试剂
1.1异氰酸酯
一般用相应的胺通光气制备。有TDI( 甲苯二异氰酸酯) ,HDI( 1,6-己二异氰酸酯) ,MDI( 二苯基甲烷二异氰酸酯) 等十多个品种。TDI最常用,根据2,4-
异构体的百分含量,分为T65,T80,T100三个商品牌号。TDI强度比HDI好,但耐光性差;TDI2、4位的反应活性差异对控制预聚体结构比较有利。但在水分子存在的情况下,TDI对羟基的反应选择性不如HDI。Bayer 的方法比较经典, 先由3摩尔HDI
缩二脲生成三聚体,再和1摩尔聚乙二醇单丁醚反应,产品即为可乳化的异氰酸酯预聚体。NPU 由于引入环状结构, 产物的强度和稳定性都较好。Huntsman使用MDI, 显然强度更高。但是, 芳香族异氰酸酯在水共存的情况下, 对羟基的反应选择性可能不太好。
1.2多羟基化合物
主要品种有环氧树脂, 丙烯酸( 酯)，聚醚,聚酯,聚乙烯醇, 蓖麻油等。考虑到酯基的水解稳定性问题, 聚醚成为首选, 尤其是其中的聚四氢呋喃, 综合性能
很好。环氧树脂强度较高。而聚乙烯醇价廉, 水溶性好, 但强度较差。丙烯酸( 酯) 在这方面的应用,正在发展出一类称为PU A 的新材料, 具有十分出色的性能。1.3亲水剂
可分为阴离子( 二羟甲基丙酸，酒石酸，磺酸丁二醇，乙二胺基乙磺酸钠, 丙三醇和顺酐合成的半酯) 、阳离子( 甲基二乙醇胺、三乙醇胺) 和非离子( 端羟基聚环氧乙烷) 三类。阴离子的引入将导致自由体积缩小, 玻璃化温度提高。非离子亲水剂如聚环氧乙烷, 必须含量很高才能使分散体稳定。阳离子产物大好。1.4封闭剂
酚类, 醇类, 胺类, 亚胺类, 肟类, 硫醇类以及己内酰胺、亚硫酸氢钠等, 文献罗列有几十种试剂对异氰酸酯的脱封温度。但研究不够充分, 诸如脱封的时间/ 温度关系( 活化能)，催化对脱封温度的影响, 封闭剂对产物性能的影响等。目前的趋向是研究制备低毒、低脱封温度、可留作增塑剂使用的封闭剂。
2.制备方法：
水性聚氨酯分为水溶液、水分散液和水乳液。三者之间的区别在于聚氨酯大分子粒子在水中的分散形态的不同，并没有不可逾越的界限。合成一般可分为外乳化型和自乳化型两种类型。常见的是羧酸型、阳离子自乳化体系；而磺酸型、季铵盐型自乳化体系及外乳化体系的方法较少。
外乳化法系先制备一定分子量的聚氨酯预聚体或其溶液在搅拌下加入适当的乳化剂在强烈搅拌下经强力剪切作用将其分散于水中依靠外部机械力制成聚氨酯乳液。此法制得的聚氨酯乳液粒径较大，稳定性较差。因使用了较多的乳化剂，产品的成膜性不好，并影响涂膜的耐水性、强韧性和粘着性，限制了使用范围。一般只使用于要求不高的材料表面处理，如羊毛不粘处理等。
自乳化法系在聚氨酯树脂中引入部分亲水基团：非离子性和离子性的，使聚氨酯分子具有一定的亲水性，不加乳化剂，凭借这些亲水基团使之乳化。这些基团都能与水起作用，形成氢键或者直接生成水合离子溶于水中。自乳化法制得的水性聚氨酯体系稳定性高，产品成膜性能好，粘附性好。此法制得的聚氨酯乳液粒径小，可用羧甲基纤维素、聚乙烯醇等作为乳化剂，提高乳液稳定性。
根据结构中亲水基团的类型，可分为阳离子型，阴离子型，非离子型和两性型。亲水基团的引入方法可采用亲水单体扩链法、聚合物反应接枝法以及将亲水性基团直接引入大分子聚合物多元醇的方法。自乳化法有丙酮法、封端法、熔融分散缩聚法、预聚体分散水中扩链法、转相乳化法。
3.合成工艺：
3．1 预聚体合成配方及条件的确定
二异氰酸酯与低聚物多元醇进行加成聚合反应中，由于具有碳氮双键和碳氧双键，故氮、氧原子上电子云密度较高，而碳原子上的电子云密度较低，易受
到带有活泼氢的亲核试剂多元醇的进攻，发生亲核加成反应。二异氰酸酯和多元醇的用量不同，生成的聚氨酯的组成结构也不同。我们在设计预聚体合成配方时，考虑让聚醚多元醇分子中的每个一0H正好与一分子二异氰酸酯反应，亦即两种原料的一NC0／一OH=2(mo1比)。合成预聚体的基本原料聚醚多元醇，其分子量过小，同质量的聚醚多元醇的摩尔数越大，则所需TDI的摩尔数也越大，不但预聚体反应越剧烈，而且过高一NC0还易与反应生成的氨酯键中的一NH一反应，引起大分子支化，发生凝胶现象。
所以，本合成选用的聚醚多元醇的分子量在i 000左右。聚醚多元醇使用前要经过脱水处理，否则，易形成凝胶或影响预聚体稳定性。确定聚醚脱水条件为：温度20～30℃，真空度在0．1MPa以下，时间为3-4h。在异氰酸酯的选择中，MDI反应活性太强，控制不当易凝胶化；HDI虽无泛黄问题，但反应活性太弱，价格昂贵；TDI反应活性适中，容易控制，价格较低，所以选择TDI。反应温度是制备水溶性聚氨酯的一个重要的控制因素。
一般来讲，随着反应温度的升高，异氰酸酯与各类活泼氢化合物的反应速率加快，但并不是反应温度越高越好，当温度过高，异氰酸酯与氨基甲酸酯或脲键反应，产生交联，会发生支化反应使预聚体支化度增加，稳定性下降。
3．2 封端工艺
3．2．封端剂的选择和用量对封端反应的影响
封端剂的选择非常重要，在合成反应型水溶性聚氨酯过程中，封端剂不仅影响封端反应，而且影响解封反应，从而影响后整理工艺。
含有活泼氢的亲核试剂均可作为异氰酸酯的封端剂，大致分为：酚类、醇类、胺类、内酰胺、二羰基化合物、硫酚、硫醇、无机酸等，关键在于对水溶性和解封温度的选择。
封端剂中亲核原子上的供电子取代基叮增加其封端反应，亲电子取代基可增加其解封反应。酚类封端剂封端反应时间较长且解封温度高；本实验选择低温裂解型封端剂NaHS03。其特点是：低温裂解，有利于织物的后整理加工；与异氰酸酯基反应后末端易生成亲水基，使聚氨酯溶于水；能形成由疏水部分和亲水部分组成的高分子表面活性剂结构，兼有分散和乳化的性能，且对织物的润湿性
和浸透性好。
4.影响因素
4.1 封端温度对封端反应的影响
异氰酸酯基的封端反应是放热反应，较低温度对封端反应有利；温度高时，启封反应也将很剧烈另外，在反应体系中，还存在着水和醇，高温下会促进水解和醇解。
所以封端反应最好在1O。C左右，因为在这个温度区间，封端率较高。
4.2封端时间对封端反应的影响
由图2可见，当t<20min时，其封端率随时间的延长而迅速增加；当t>20min时，其封端率变化不大。可见，封端反应20min即可。
4.3溶剂选择
在进行封端反应时，要使用溶剂。不同溶剂对封闭反应的影响不同，根据封闭剂的封端率和封闭产物在水中的溶解性能以及溶液的稳定性，选择以异丙醇作为封闭反应的溶剂较为理想。
由图3封端剂封端率与异丙醇用量的关系可见，随着异丙醇用量的增加，封闭剂的封端率不断上升，到异丙醇用量达60mL左右，封端率达到了最大值。接着再增加异丙醇的用量，封端率下降。可见，取60mL异丙醇作溶剂进行封闭反应比较合适。
由图4可发现：在异丙醇／水之比一3／2之前，随着异丙醇／水比值的增加，其封端率显著增加；当异丙醇／水之比超过3／2时，随着异丙醇／水比值的增加，其封端率逐渐下降。所以，在封闭反应中，异丙醇／水的比例以3／2为宜。
4.4促进剂：
促进剂对封端反应有较大影响。常用的促进剂一种是三乙胺，一一种是亚硫酸钠。从成本、毒性以及促进效果的综合角度考虑，采用亚硫酸钠作为封端反应的促进剂，加入促进剂后，不但加快了封闭反应，而且提高了封闭率，可能是因为促进剂在某种程度上压制了异
氰酸酯的水解反应和醇解反应，因而提高了封闭剂的封端率。
5.应用及其前景
5.1织物涂层整理
聚氨酯涂层织物是一种多功能、多用途的新颖面料, 具有涂层薄、弹性好,手感软, 耐溶剂、耐低温、耐磨、防水透湿等优点。用于纺织品后整理可明显提高服装或饰品的华丽庄重感和依着的舒适感。因而受到广大消费者的青睐。近十年来, 我国引进和自制了数百台套涂层后整理生产线, 根据涂层织物基布的种类和涂层的性能要求, 选择相应牌号的聚氨酯乳液, 加入一定量的交联剂和增稠剂, 在搅拌下加入氨水使乳液增稠为膏状, 达到所需粘度, 即可用于涂布。5.2皮革涂饰剂
水性聚氨酯作为皮革的涂饰剂, 可与溶剂型的聚氨酯相媲美, 并能减少公害用聚氨酯乳液涂饰后的皮革, 具有光亮、丰满、手感好、耐磨、不易断裂等优点, 克服了聚丙烯酸类树脂涂饰剂热粘冷脆的缺陷, 因而聚氨酯乳液常用于生产高档皮革制品。
5.3胶粘剂
水性聚氨酯用作胶粘剂, 无公害,成本低, 粘合效果好, 有着很好的发展前途。主要用作木材加工、织物和植绒、复合薄膜的粘合。还用于建筑业及汽车工业。因此, 开发水性聚氨酯胶粘剂的应用新领域就成为国内外研究的重要课题。
聚氨酯乳液胶粘剂是粒径在0.1-1μm之间, 以水为分散介质的乳白色稳定粘液。聚酯型水性乳液粘接力强, 可应用于低表面能基材; 聚醚型水性聚氨酯柔顺性好, 胶层不易水解, 原料便宜。最近黎明化工研究所开发了外交联型聚氨酯水分散液胶粘剂, 可用于ABS/ 尼龙、PV C/ PE 泡沫、帆布/ 金属,玻璃钢/ PS 泡沫等粘接.
5.4涂料
水性聚氨酯涂料是涂料品种中发展最快的涂料品种之一, 到了九十年代, 水性聚氨酯涂料的应用仍占主导地位。水性聚氨酯除了用作家具漆, 电泳漆、电沉积涂料、建筑涂料、纸张涂料、玻璃纤维涂料外, 还可用作航天航空、舰船、光纤、军工等部门的特殊专用涂料。因此聚氨酯涂料被认为是综合性能最好的涂料品种。
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阳离子水性聚氨酯
阳离子水性聚氨酯 更新时间：2012-12-26 9:23:35 浏览次数：1189次 水性聚氨酯树脂和其他树脂一样, 其最终制品的性能是由内部结构决定的。阳离子型水性聚氨酯是将叔胺官能团引入到聚氨酯的大分子中而制得的。通常用含叔胺基的二醇作扩链剂, 用烷基化剂或合适的酸进行季铵化而得到离子基团。和普通的聚氨酯一样可用不同种类的多元醇、不同结构的二异氰酸酯、不同类型的扩链剂、不同类型的中和剂和采用不同的合成方法进行合成。阳离子型水性聚氨酯的骨架上带有阳离子基团, 这就使其具有了一些独特的性能, 在皮革、涂料、胶粘剂、纺织和造纸等领域有着较好的应用。此外, 阳离子水性聚氨酯对水的硬度不敏感, 且可以在酸性条件下使用。因此, 开发出性能优异的阳离子水性聚氨酯, 其市场前景非常广阔。 1 阳离子水性聚氨酯的合成 1.1 合成机理 合成阳离子水性聚氨酯时, 一般通过两种途径引入阳离子。一是用卤素元素化合物引入阳离子,该机理先将聚醚或者聚酯二醇与二异氰酸酯制成预聚体, 加入溶剂降低粘度后, 加入卤素元素化合物( 如2,3-二溴丁二酸) 扩链, 然后再加入溶剂降低粘度, 加入三乙胺季铵化, 搅拌离子化, 将离子化后的PU 分散到水中, 高速剪切乳化, 最后蒸除溶剂。该机理的季铵化是SN2(亲核取代反应) ; 二是用叔胺化合物引入阳离子, 该机理首先将聚醚或者聚酯二醇与二异氰酸酯制成预聚体, 加入溶剂降低粘度后, 用叔胺化合物( 如N- 甲基二乙醇胺) 扩链, 再加入溶剂降低粘度, 然后加入离子化试剂如乙酸, 搅拌离子化。将离子化后的PU 分散到水中, 高速剪切乳化, 最后蒸除溶剂。该机理的季铵化是酸碱中和。 1.2 合成方法 阳离子水性聚氨酯的合成与阴离子水性聚氨酯的合成最大的不同就是阳离子水性聚氨酯需加酸成盐, 因此一般不在水中用胺扩链, 所以阳离子水性聚氨酯一般不用阴离子水性聚氨酯常用的预聚体混合法。从国内外近年来的研究来看, 阳离子水性聚氨酯的合成主要有熔融法和丙酮法。 熔融法是无溶剂制备水性聚氨酯的重要方法。它把二异氰酸酯的加聚反应和氨基的缩聚反应紧密地结合起来。反应的第一步是合成含亲水基团的端异氰酸酯基预聚体。然后在高温下, 该预聚体和过量的脲反应生成缩二脲。该产品分散在水中之后, 再和甲醛反应生成甲醇基, 通过降低pH 值可促进缩聚反应进行扩链和交联。熔融法的优点是不需要大量溶剂, 避免了相对分子质量快速增长而带来的问题,工艺简单, 易于控制, 也不需要特殊设备。但是用该 法合成水性聚氨酯时需要强力搅拌, 因为即使在100 ℃左右的温度下, 预聚体的粘度也很高。用该法制得的水性聚氨酯通常是枝化的和相对分子质量较 低的树脂。乳液中残存的甲醛气味比较大, 且有较强的毒性, 在环保要求越来越高的今天, 它将被摒弃。 丙酮法也叫溶液法。就是在低沸点的能和水混合的惰性溶剂(如丙酮、甲乙酮、四氢呋喃等) 中, 制得含亲水基团的高相对分子质量的聚氨酯乳液, 然后用水将该溶液稀释。先形成油包水的以溶剂为连续相的乳液, 然后再加入大量的水, 发生相倒转, 水变成连续相并形成分散液。脱去溶剂后得到无溶剂的高相对分子质量的聚氨酯- 脲的分散液。该法操作简单, 重复性好。 1.3 原料选择 1.3.1 多异氰酸酯类化合物的选择 二异氰酸酯有TDI(甲苯二异氰酸酯)、MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯)、IPDI(异佛尔酮二异氰酸酯) 、HDI(六亚甲基二异氰酸酯) 等10余种产品, 其中的脂肪类二异氰酸酯(HDI,IPDI等) 抗
水性聚氨酯的分类
水性聚氨酯的分类 由于聚氨酯原料和配方的多样性，水性聚氨酯开发40年左右的时间，人们已研究出许多种制备方法和制备配方。水性聚氨酯品种繁多，可以按多种方法分类。 1．以外观分 水性聚氨酯可分为聚氨酯乳液、聚氨酯分散液、聚氨酯水溶液。实际应用最多的是聚氨酯乳液及分散液，本书中统称为水性聚氨酯或聚氨酯乳液，其外观分类如表5所示。 表5 水性聚氨酯形态分类 2.按使用形式分 水性聚氨酯胶粘剂按使用形式可分为单组分及双组分两类。可直接使用，或无需交联剂即可得到所需使用性能的水性聚氨酯称为单组分水性聚氨酯胶粘剂。若单独使用不能获得所需的性能，必须添加交联剂；或者一般单组分水性聚氨酯添加交联剂后能提高粘接性能，在这些情况中，水性聚氨酯主剂和交联剂二者就组成双组分体系。 3．以亲水性基团的性质分 根据聚氨酯分子侧链或主链上是否含有离子基团，即是否属离子键聚合物(离聚物)，水性聚氨酯可分为阴离子型、阳离子型、非离子型。含阴、阳离子的水性聚氨酯又称为离聚物型水性聚氨酯。 (1)阴离子型水性聚氨酯又可细分为磺酸型、羧酸型，以侧链含离子基团的居多。大多数水性聚氨酯以含羧基扩链剂或含磺酸盐扩链剂引人羧基离子及磺酸离子。 (2)阳离子型水性聚氨酯一般是指主链或侧链上含有铵离子(一般为季铵离子)或锍离子的水性聚氨酯，绝大多数情况是季铵阳离子。而主链含铵离子的水性聚氨酯的制备一般以采用含叔胺基团扩链剂为主，叔胺以及仲胺经酸或烷基化试剂的作用，形成亲水的铵离子。还可通过含氨基的聚氨酯与环氧氯丙烷及酸反应而形成铵离子。 (3)非离子型水性聚氨酯，即分子中不含离子基团的水性聚氨酯。非离子型水性聚氨酯的制备方法有：①普通聚氨酯预聚体或聚氨酯有机溶液在乳化剂存在下进行高剪切力强制乳化；②制成分子中含有非离子型亲水性链段或亲水性基团，亲水性链段一般是中低分子量聚氧化乙烯，亲水性基团一般是羟甲基。 (4)混合型聚氨酯树脂分子结构中同时具有离于型及非离子型亲水基团或链段。 4．以聚氨酯原料分 按主要低聚物多元醇类型可分为聚醚型、聚酯型及聚烯烃型等，分别指采用聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚丁二烯二醇等作为低聚物多元醇而制成的水性聚氨酯。还有聚醚-聚酯、聚醚—聚丁二烯等混合以聚氨酯的异氰酸酯原料分，可分为芳香族异氰酸酯型、脂肪族异氰酸酯型、脂环族异氰酸酯型。按具体原料还可细分，如TDI型、HDI型，等等。 5．按聚氨酯树脂的整体结构划分 (1)按原料及结构可分为聚氨酯乳液、乙烯基聚氨酯乳液、多异氰酸酯乳液、封闭型聚氨酯
水性聚氨酯配制方法
1.低聚物多元醇：聚醚二醇、聚酯二醇、聚醚三醇、聚丁二烯二二醇、丙烯酸酯多元醇等 水性聚氨酯胶粘剂制备中常用的低聚物多元醇一般以聚醚二醇、聚酯二醇居多，有时还使用聚醚三醇、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。聚醚型聚氨酯低温柔顺性好，耐水性较好，且常用的聚氧化丙烯二醇(PPG)的价格比聚酯二醇低，因此，我国的水性聚氨酯研制开发大多以聚氧化丙烯二醇为主要低聚物多元醇原料。由聚四氢呋喃醚二醇制得的聚氨酯机械强度及耐水解性均较好，惟其价格较高，限制了它的广泛应用。 聚酯型聚氨酯强度高、粘接力好，但由于聚酯本身的耐水解性能比聚醚差，故采用一般原料制得的聚酯型水性聚氨酯，其贮存稳定期较短。但通过采用耐水解性聚酯多元醇，可以提高水性聚氨酯胶粘剂的耐水解性。国外的聚氨酯乳液胶粘剂及涂料的主流产品是聚酯型的。脂肪族非规整结构聚酯的柔顺性也较好，规整结构的结晶性聚酯二醇制备的单组分聚氨酯乳液胶粘剂，胶层经热活化粘接，初始强度较高。而芳香族聚酯多元醇制成的水性聚氨酯对金属、RET等材料的粘接力高，内聚强度大。 其他低聚物二醇如聚碳酸酯二醇、聚己内酯二醇、聚丁二烯二醇、丙烯酸酯多元醇等，都可用于水性聚氨酯胶粘剂的制备。聚碳酸酯型聚氨酯耐水解、耐候、耐热性好，易结晶，由于价格高，限制了它的广泛应用。 2.异氰酸酯:TDI、MDI、IPDI、HDI等 制备聚氨酯乳液常用的二异氰酸酯有TDI、MDI等芳香族二异氰酸酯，以及TDI、MDI、HDI：MDI等脂肪族、脂环族二异氰酸酯。由脂肪族或脂环族二异氰酸酯制成的聚氨酯，耐水解性比芳香族二异氰酸酯制成的聚氨酯好，因而水性聚氨酯产品的贮存稳定性好。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，而我国受原料品种及价格的限制，大多数仅用TDI为二异氰酸酯原料。 多亚甲基多苯基多异氰酸酯一般用于制备乙烯基聚氨酯乳液和异氰酸酯乳液。 3．扩链剂：1，4—丁二醇、乙二醇、己二醇、乙二胺等 水性聚氨酯制备中常常使用扩链剂，其中可引入离子基团的亲水性扩链剂有多种，除了这类特种扩链剂外，经常还使用1，4—丁二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、己二醇、乙二胺、二亚乙基三胺等扩链剂。由于胺与异氰酸酯的反应活性比水高，可将二胺扩链剂混合于水中或制成酮亚胺，在乳化分散的同时进行扩链反应。 4．水：蒸馏水、离子水 水是水性聚氨酯胶粘剂的主要介质，为了防止自来水中的Ca2+、寸+等杂质对阴离子型水性聚氨酯稳定性的影响，用于制备水性聚氨酯胶粘剂的水一般是蒸馏水或去离子水。除了用作聚氨酯的溶剂或分散介质，水还是重要的反应性原料，合成水性聚氨酯目前以预聚体法为主，在聚氨酯预聚体分散与水的同时，水也参与扩链。由于水或二胺的扩链，实际上大多数水性聚氨酯是聚氨酯—脲乳液(分散液)，聚氨酯—脲比纯聚氨酯有更大的内聚力和粘接力，脲键的耐水性比氨酯键好。
水性聚氨酯在地坪中的应用-水性聚氨酯树脂
水性聚氨酯在地坪中的应用 华成明，汤诚 （武汉仕全兴新材料科技股份有限公司，武汉430040） 摘要：根据水性地坪漆特点，以水性聚氨酯分散体、水性丙烯酸分散体配以水性聚氨酯固化剂作为主要成膜物质，并配以消泡剂、流平剂、增稠剂、色浆/精等分别制备水性地坪面漆。并对不同组合特点进行性能和经济成本探讨，以此参考，用户可根据需要优选树脂和固化剂配比，设计出高性价比的水性聚氨酯地坪、优选出合适的工艺配比以达到各方要求，加快推进环保地坪涂装。 关键词：水性地坪；水性聚氨酯；水性聚氨酯固化剂 1.前言 聚氨酯是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的大分子化合物的统称。它是由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成。聚氨酯大分子中除了氨基甲酸酯外，还可含有醚、酯、脲、缩二脲，脲基甲酸酯等基团，因而具有优异柔韧性和耐磨性。溶剂型聚氨酯地坪漆生产和施工过程中使用和排放大量挥发性有机物（VOC），各地正陆续限制使用或禁止使用。而市场上代替的水性产品在性能和经济成本与油性产品差距较大，限制了水性产品的推广。本研究采用水性聚氨酯分散体(HPU-7135)和丙烯酸分散体（HPUA-1036）作为水性树脂，并配以水性聚氨酯固化剂（S-101）做双组份水性聚氨酯地坪漆具有良好施工性、柔韧性、极佳的耐磨性。该体系做出来的水性地坪，适应不同需求，用户可根据需要优选树脂和固化剂配比，设计出高性价比的水性聚氨酯地坪、优选出合适的工艺配比以达到各方要求，加快推进环保地坪涂装。
2.实验部分 2.1主要原料（表1） 2.2辅料（表2） 2.3样品的制备 2.3.1按表3配比制漆（为便于对比，将不同固含树脂调到同一固含测试）表3
水溶性聚氨酯化学灌浆材料产品性能与施工工艺
水溶性聚氨酯化学灌浆材料产品性能与施工工艺 一、产品简介 水溶性聚氨酯化学灌浆材料是由多氰酸酯和多羟基聚醚进行化学合成的高分子注浆堵漏材料。该材料遇水后发生化学反应，形成弹性胶状固结体，从而达到很好的止水目的，是新一代的防水堵漏补强材料。 二、特点 1、浆液遇水后自行分散、乳化、发泡，立即进行化学反应，形成不透水的弹性胶状固结体，有良好的止水性能。 2、反应后形成的弹性胶状固结体有良好的延伸性、弹性及抗渗性、耐低温性，在水中永久保持原形。 3、与水混合后粘度小，可灌性好，固结体在水中浸泡对人体无害、无毒、无污染。 4、浆液遇水反应形成弹性固结体物质的同时，释放CO2气体，借助气体压力，浆液可进一步压进结构的空隙，使多孔性结构或地层能完全充填密实。具有二次渗透的特点。 5、浆液的膨胀性好，包水量大，具有良好的亲水性和可灌性，同时浆液的粘度、固化速度可以根据需要进行调节。 三、主要技术性能 项目名称水溶性 外观淡棕色透明液 粘度Mpa.S（25℃±0.5℃） 60-200 密度g/cm3 （25℃±0.5℃） 0．98-1．10 诱导凝固时间.S 10---1200 抗压强度Mpa ≥0.98 包水量≥ 10 四、运用范围 1、各种建筑物与地下混凝土工程的裂缝、伸缩缝、施工缝、结构缝的堵漏密封。 2、地质钻探工程的钻井护壁堵漏加固。 3、水利水电工程的水库坝体灌浆，输水隧道裂缝堵漏、防渗，坝体混凝土裂缝的防渗补强。 4、高层建筑物及铁路、高等级公路路基加固稳定。 5、煤炭开采或其他采矿工程中坑道内堵水，顶板等破碎层的加固。 6、桥梁基础的加固和桥体裂缝的补强。 7、已变形建筑物的加固，混凝土构筑物如水塔、水池缝隙的补强及防止沉陷。 8、土壤改良、土质表面的防护及稳定加固等。 五、施工要点 1、检查：仔细检查漏水部位，清理渗漏部位附近的污物,以备灌浆。 2、布孔：在漏水部位打灌浆孔，对深层裂缝可钻斜孔穿过缝面，一般孔距为２０ｃｍ—５０ｃｍ。 3、埋嘴封缝：埋设注浆嘴，用快干水泥封闭。 4、灌浆：根据渗漏部位的具体情况确定灌浆压力、灌浆量。用堵漏注浆泵将本产品灌入裂缝，当全邻孔出现纯浆液时，移至邻孔，在规定的压力下灌浆，直至压不进为止（注入率≤0.01L/min），随即关闭阀门。（一般灌浆压力0.3Mpa）。 5、7２小时后检查渗漏部位有无渗水，无渗水将灌浆嘴折断，用快干水泥将基面封闭、抹平。 六、安全注意事项 1、施工时请穿戴防护器具（如手套、护目镜），避免皮肤直接接触，如有沾染请即以大量清水冲洗。 2、本品为溶剂性材料，施工时须注意通风及远离火源。材料未固化前，施工区周围不得使用明火。 3、机器使用完毕须马上使用清洁剂清洗到完全干净。
水性聚氨酯的制备及改性方法
聚氨基甲酸酯（polyurethane），简称聚氨酯（PU），是分子结构中含有重复氨基甲酸酯（-NHCOO-）结构的高分子材料的总称。聚氨酯一般由二异氰酸酯和二元醇或多元醇为基本原料经加聚反应而成，根据原料的官能团数不同，可制成线形或体形结构的聚合物，其性能也有差异。聚氨酯具有良好的力学性能、粘结性能及耐磨性等，在各领域得到了广发应用。 由于溶剂型聚氨酯的溶剂为有机物，具有挥发性，不仅污染环境，而且对人体有害。在人们日益重视环境保护的今天以及环保法规的确立，溶剂型涂料中的有机化合物的排放量受到了严格的控制，因此，开发污染小的水性涂料已成为研究的主要方向。水性聚氨酯（WPU）具有优异的物理机械性能，其不含或含有少量可挥发性有机物，生产施工安全，对环境及人体基本无害，符合环保要求。其生产方法分为外乳化法和内乳化法，外乳化法又称强制乳化法，由使用这种方法得到的乳液稳定性较差，所以使用较少。目前使用较多的是内乳化法，也称自乳化法，即在聚氨酯分子链上引入一些亲水性基团，使聚氨酯分子具有一定的亲水性，然后在高速分散下，凭借这些亲水基团使其自发地分散于水中，从而得到WPU。 然而，亲水基团的引入在提高聚氨酯亲水性的同时却降低了它的耐水性和拒油性。为了改善其耐水性和拒油性，通常是将强疏水性链段引入聚氨酯结构之中。有机硅、有机氟由于其表面能低和热稳定性好受到人们的重视，已经得到了广泛应用。同时利用纳米材料来提高涂膜的光学、热学和力学性能。纳米改性WPU 完美地结合了无机物的刚性、尺寸稳定性、热稳定性及WPU的韧性、易加工性，纳米改性WPU为涂料向高性能化和多功能化提供了崭新的手段和途径，是最有前途的现代涂料研究品种之一。[1] 1.2 水性聚氨酯的基本特征及发展历史 1937年德国的Otto Bayer博士首次将异氰酸酯用于聚氨酯的合成。直到1943年德国科学家Schlack在乳化剂或保护胶体存在的情况下，将二异氰酸酯在水中乳化并在强烈搅拌下加入二胺，首次成功制备了水性聚氨酯。1975年研究者们向聚氨酯分子链中引入亲水成分，从而提高了水性聚氨酯的乳液稳定性和涂膜性能，其应用领域也随之拓广。进入21世纪以来，随着水性聚氨酯乳液应用范围的进一步拓宽，世界范围内日益高涨的环保要求，进一步加快了水性聚氨酯工业发展的步伐。[2] 相对于国外，国内的水性聚氨酯发展较晚。我国水性聚氨酯的研究开始于上世纪七十年代，1976年沈阳皮革研究所最早研制出用于皮革涂饰用的水性聚氨
聚氨酯灌浆料配方
1.聚氨酯灌浆材料概况聚氨酯灌浆材料是由聚氨酯预聚体与添加剂(溶剂、催化剂、缓凝剂、表面活 性剂、增塑剂等)组成的化学浆液。一般是单液型。其主要成分是过量二异氰酸酯(或多异氰酸酯)与聚醚多元醇反应而制得的端异氰酸酯基(NCO)预聚体。也可以是双液型,即由预聚体与固化剂(及促进剂)组成。 在灌浆过程中,把聚氨酯灌浆材料注入缝隙或疏松多孔性地基中时,这种预聚体的端NCO基与缝隙表面或碎基材中的水分接触,发生扩链交联反应,最终在混凝土缝隙中或基材颗粒的孔隙间形成有一定强度的凝胶状固结体。聚氨酯固化物中含有大量的氨基甲酸酯基、脲基、醚键等极性基团,与混凝土缝隙表面以及土壤、矿物颗粒有强的粘接力,从而形成整体结构,起到了堵水和提高地基强度等作用。并且,在相对封闭的灌浆体系中,反应放出的二氧化碳气体会产生很大的内压力,推动浆液向疏松地层的孔隙、裂缝深入扩散,使多孔性结构或裂缝完全被浆液所填充,增强了堵水效果。浆液膨胀受到限制越大,所形成的固结体越紧密,抗渗能力及压缩强度越高。 聚氨酯化学灌浆材料可分为水溶性(亲水性)和油溶性(疏水性)2大类。这2类聚氨酯预聚体材料虽然都能用于防水、堵漏、地基加固,但2者也有差别。通常,油溶性聚氨酯灌浆材料的固结体强度大,抗渗性好,多用于加固地基、防水堵漏兼备的工程;水溶性聚氨酯灌浆材料亲水性好,包水量大,适用于潮湿裂缝的灌浆堵漏、动水地层的堵涌水、潮湿土质表面层的防护等。根据施工需要,也可把水溶性聚氨酯灌浆材料与油溶性聚氨酯灌浆材料按合适的比例混合后进行灌浆施工。 2 水溶性聚氨酯灌浆材料水溶性聚氨酯浆材的突出特点之一是易分散于水中,遇水自乳化,立即进行聚合反应。固结物具有良好的弹性、抗渗性、耐低温性,对岩石、混凝土、土粒等具有良好的粘接性能,灌浆后对水质无污染;特点之二是固结物具有弹性止水和膨胀止水的双重作用。水溶性聚氨酯灌浆与水玻璃、丙凝等灌浆相比,主要有以下几个优点:a.可在大量水存在的条件下与水反应,固化后形成不透水的固结层,可以封堵涌水;b.固化反应的同时产生二氧化碳气体,封闭的灌浆体系中初期的气体压力把低黏度浆液进一步压进细小裂缝深处以及疏松地层的孔隙中,使多孔性结构或地层充填密实,后期的气泡包封在胶体中,形成体积庞大的弹性固化物;c.在含大量水的地层处理中,可选择快速固化的浆液,它不会被水冲稀而流失;形成的弹性固结体,能充分适应裂缝和地基的变形;d.浆液黏度可调,可灌1mm左右的细缝;固化速度调节方便;e.施工设备简单,投资费用少。水溶性聚氨酯灌浆材料一般是单组分低黏度液体,其主要成分是端NCO基预聚体,它是由特种亲水性聚醚多元醇与多异氰酸酯制成的预聚体为主剂,加入助剂(稀释剂、增塑剂和其他助剂)配制而成的。为使聚氨酯浆材有良好的水分散性,一般选择EO含量较高的EO/PO共聚醚。通过调节具有不同EO/PO比例的亲水性聚醚,或EO聚醚与普通PPG型聚醚的混合比例,可以制得不同亲水程度的灌浆材料。聚氨酯浆液的固化时间通过加入促凝剂(催化剂)或缓凝剂,可在几秒钟到十几分钟范围内调节。国外某公司的水溶性聚氨酯浆材性能为:固含量77%～83%,黏度(21℃)600～1200mPas,相对密度1.04,固化物拉伸强度0.13～0.3MPa,伸长率150%～300%。 3.油溶性聚氨酯化学灌浆材料油溶性聚氨酯灌浆材料国内俗称"氰凝",是由低分子质量聚氧化丙烯多元醇(如N303、N204)与多异氰酸酯(TDI、MDI、PAPI)反应制得的预聚体为基料,以有机溶剂为稀释
水性聚氨酯膜(WPU)
水性聚氨酯薄膜 一、透气膜 膜性材料在现代人类社会活动中占有举足轻重的地位。 我们常见的膜材：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、尼龙（PA）、聚酯（ PET）等，除了一些传统的性能如轻薄、柔软、透明或着色、阻隔、防护等功能可以满足人们日益增长的需求外，一些新的功能性膜材正在改变人们的生活。具有透气功能的膜性材料是其中重要的增长极。 目前具有透气功能的材料有： 1．微孔透气膜 微孔型透气薄膜的结构是靠牵伸两种不相容组分如在聚合物中加入无机微粒而形成的。其结构中存在很多像毛细管一样的微孔。这些微孔构成了允许气体通过的通道，但由于外界的液体液滴的直径大于微孔的直径所以不能通过。 这类膜材的代表有PE透气膜：此种透气膜以聚烯烃树脂为载体，加入微细特殊填充料（如CaCO3）后用流延冷辊成型法挤出而成，经纵向拉伸处理后，具有独特的微孔结构。这些以高密度分布在薄膜表面的特殊结构微孔，使薄膜既能阻隔液体水的渗漏，又能让水蒸汽等气体分子通过。该薄膜的原材料主要由基本树脂（LLDPE+LDPE、HDPE、EVA或PP）和无机填充物（CaCO3含量在45%～50%之间）组成。在湿度90%、37℃的条件下测量，水蒸气透气率（WVTR）可达到500～5000g/m2（24h），耐水压（60～200cm水柱）。在通常情况下，该薄膜的温度比非透气性薄膜低1.0～1.5℃，手感柔软（与自然的棉制品相似），吸附力强。 图1 微孔透气膜及微孔透气膜电镜图 2．分子透气膜 分子薄膜是致密的无微孔薄膜，由简单的挤出吹膜或其他的工艺技术生产，然后贴附到织物上的。水气在分子薄膜上的渗透过程可称为“主动扩散”过程。这与气球中的氦气渗出的过程类似。渗透物附着在高浓度的一边，利用存在的压力差扩散渗透到薄膜的另一边。对于分子薄膜，聚合物的化学结构和薄膜的厚度是决定渗透力的主要因素 这类膜材的代表有PU透气膜：又称聚氨酯透气膜，主要采用挤出、压延和吹塑等工艺来制备，由于聚氨酯分子结构的特点，人们可以通过调节聚氨酯嵌段成分比例改变其弹性、硬度和亲水性。因此聚氨酯薄膜同聚氨酯弹性体一样具有卓越的高张力、高拉力、防水透气
水性聚氨酯合成、改性及应用前景
水性聚氨酯合成、改性及应用前景 摘要：随着水性聚氨酯合成与改性工艺的不断进步，水性聚氨酯的应用也得到了极大地提升，反过来由于水性聚氨酯涂料的优异性能以及其极好的应用前景近些年来有关于水性聚氨酯的合成与改性研究也是如火如荼。本文主要介绍了水性聚氨酯涂料的合成方法，综述了水性聚氨酯的改性方法，包括丙烯酸酯改性、环氧树脂改性、有机硅改性、纳米材料改性和复合改性，并对水性聚氨酯涂料的发展进行了展望。 关键字：水性聚氨酯；合成；改性；丙烯酸酯；有机硅。 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。水性聚氨酯可广泛应用于涂料、胶粘剂、织物涂层与整理剂、皮革涂饰剂、纸张表面处理剂和纤维表面处理剂。水性聚氨酯虽然具有很多优良的性能，但是仍然有许多不足之处。如耐水性差、耐溶剂性不良、硬度低、表面光泽差等缺点，由于水性聚氨酯的这些缺点，我们需要对其进行改性，目前常见的改性方法有丙烯酸酯改性、环氧树脂改性、有机硅改性、纳米材料改性和复合改性等，本文将对水性聚氨酯的合成与改性进行阐述。 一、水性聚氨酯的合成 水性聚氨酯的制备可采用外乳化法和自乳化法。目前水性聚氨酯的制备和研究主要以自乳化法为主。自乳化型水性聚氨酯的常规合成工艺包括溶剂法(丙酮法)、预聚体法、熔融分散法、酮亚胺等。丙酮法是先制得含端基的高粘度预聚体，加入丙酮、丁酮或四氢呋喃等低沸点、与水互溶、易于回收的溶剂，以降低粘度，增加分散性，同时充当油性基和水性基的媒介。反应过程可根据情况来确定加入溶剂的量，然后用亲水单体进行扩链，在高速搅拌下加入水中，通过强力剪切作用使之分散于水中，乳化后减压蒸馏回收溶剂，即可制得PU 水分散体系。
水溶性聚氨酯施工工艺
产品简介 聚氨酯化学灌浆材料是由多氰酸酯和多羟基聚醚进行化学合成的高分子注浆堵漏材料。该材料遇水后发生化学反应，形成弹性胶状固结体，从而达到很好的止水目的，是新一代的防水堵漏补强材料。聚氨酯灌浆材料是应用于岩上、土木建筑工程中起堵水、防渗、加固作用的一种新型灌浆材料。它遇水后立即反应，体积迅速膨胀，生成一种不溶于水、有较高强度和弹性的凝胶体。广泛应用于地下工程的防水堵漏、建筑物地基加固、复杂地层的稳固、大坝基础加固隧道防止滴水、破碎体加固、地下铁道基础加固、桥基加固和裂缝补强、矿井建设中的止水和加固等方面。 二、聚氨酯灌浆材料分类： 聚氨酯灌浆材料分水溶性和油溶性两种，二者都能防水、堵漏、加固地基。水溶性聚氨酯灌浆材料包水量大、渗透半径大。油溶性聚氨酯灌浆材料形成的固结体强度大、抗渗好，适用于加固地表和防水兼备的工程。适用于堵填动水层的涌水和土质表面层的防护。 二、特点 1、浆液遇水后自行分散、乳化、发泡，立即进行化学反应，形成不透水的弹性胶状固结体，有良好的止水性能。 2、反应后形成的弹性胶状固结体有良好的延伸性、弹性及抗渗性、耐低温性，在水中永久保持原形。 3、与水混合后粘度小，可灌性好，固结体在水中浸泡对人体无害、无毒、无污染。 4、浆液遇水反应形成弹性固结体物质的同时，释放CO2气体，借助气体压力，浆液可进一步压进结构的空隙，使多孔性结构或地层能完全充填密实。具有二次渗透的特点。 5、浆液的膨胀性好，包水量大，具有良好的亲水性和可灌性，同时浆液的粘度、固化速度可以根据需要进行调节。 6．聚氨酯与土粒粘合力大、形成高强度弹性固结体，防止地基变
形、龟裂、崩坏，从而使地基得到补强。 7．浆液的粘度、固化速度可以调节。注浆设备与工艺简单，投资费用少。 8．油溶性聚氨酯灌浆材料由主浆液与促进剂两种组份组成，水溶性聚氨酯灌浆材料是属于单组份材料。 三、主要技术性能 水溶性20水溶性15油溶性 外观淡黄色透明液 体 淡黄色透明液 体 黄色透明液体 密度(g/cm3) 1.05-1.15 1.05-1.150.5-1.12 粘度(Pas/20℃)0.2-0.80.2-0.80.05-0.15 凝固时间(可调节范 围秒) 20-120020-1200几秒-几十分抗压强度(MPa)┄┄12-24 抗渗强度(MPa)┄┄≥0.8 包水量(倍)≥20≥15┄ 四、运用范围 1、各种建筑物与地下混凝土工程的裂缝、伸缩缝、施工缝、结构缝的堵漏密封。 2、地质钻探工程的钻井护壁堵漏加固。 3、水利水电工程的水库坝体灌浆，输水隧道裂缝堵漏、防渗，坝体混凝土裂缝的防渗补强。 4、高层建筑物及铁路、高等级公路路基加固稳定。 5、煤炭开采或其他采矿工程中坑道内堵水，顶板等破碎层的加固。 6、桥梁基础的加固和桥体裂缝的补强。 7、已变形建筑物的加固，混凝土构筑物如水塔、水池缝隙的补强及防止沉陷。
水性聚氨酯的合成
水性聚氨酯树脂和其他树脂一样, 其最终制品的性能是由内部结构决定的。阳离子型水性聚氨酯是将叔胺官能团引入到聚氨酯的大分子中而制得的。通常用含叔胺基的二醇作扩链剂, 用烷基化剂或合适的酸进行季铵化而得到离子基团。和普通的聚氨酯一样可用不同种类的多元醇、不同结构的二异氰酸酯、不同类型的扩链剂、不同类型的中和剂和采用不同的合成方法进行合成。阳离子型水性聚氨酯的骨架上带有阳离子基团, 这就使其具有了一些独特的性能, 在皮革、涂料、胶粘剂、纺织和造纸等领域有着较好的应用。此外, 阳离子水性聚氨酯对水的硬度不敏感, 且可以在酸性条件下使用。因此, 开发出性能优异的阳离子水性聚氨酯, 其市场前景非常广阔。 1 阳离子水性聚氨酯的合成 1.1 合成机理 合成阳离子水性聚氨酯时, 一般通过两种途径引入阳离子。一是用卤素元素化合物引入阳离子,该机理先将聚醚或者聚酯二醇与二异氰酸酯制成预聚体, 加入溶剂降低粘度后, 加入卤素元素化合物( 如2,3-二溴丁二酸) 扩链, 然后再加入溶剂降低粘度, 加入三乙胺季铵化, 搅拌离子化, 将离子化后的PU 分散到水中, 高速剪切乳化, 最后蒸除溶剂。该机理的季铵化是SN2(亲核取代反应) 二是用叔胺化合物引入阳离子, 该机理首先将聚醚或者聚酯二醇与二异氰酸酯制成预聚体, 加入溶剂降低粘度后, 用叔胺化合物( 如N- 甲基二乙醇胺) 扩链, 再加入溶剂降低粘度, 然后加入离子化试剂如乙酸, 搅拌离子化。将离子化后的PU 分散到水中, 高速剪切乳化, 最后蒸除溶剂。该机理的季铵化是酸碱中和。 1.2 合成方法阳离子水性聚氨酯的合成与阴离子水性聚氨酯的合成最大的不同就是阳离子水性聚氨酯需加酸成盐, 因此一般不在水中用胺扩链, 所以阳离子水性聚氨酯一般不用阴离子水性聚氨酯常用的预聚体混合法。从国内外近年来的研究来看, 阳离子水性聚氨酯的合成主要有熔融法和丙酮法。 熔融法是无溶剂制备水性聚氨酯的重要方法。它把二异氰酸酯的加聚反应和氨基的缩聚反应紧密地结合起来。反应的第一步是合成含亲水基团的端异氰酸酯基预聚体。然后在高温下, 该预聚体和过量的脲反应生成缩二脲。该产品分散在水中之后, 再和甲醛反应生成甲醇基, 通过降低pH值可促进缩聚反应进行扩链和交联。熔融法的优点是不需要大量溶剂, 避免了相对分子质量快速增长而带来的问题,工艺简单, 易于控制, 也不需要特殊设备。但是用该法合成水性聚氨酯时需要强力搅拌, 因为即使在100 ℃左右的温度下, 预聚体的粘度也很高。用该法制得的水性聚氨酯通常是枝化的和相对分子质量较低的树脂。乳液中残存的甲醛气味比较大, 且有较强的毒性, 在环保要求越来越高的今天, 它将被摒弃。 丙酮法也叫溶液法。就是在低沸点的能和水混合的惰性溶剂(如丙酮、甲乙酮、四氢呋喃等) 中, 制得含亲水基团的高相对分子质量的聚氨酯乳液, 然后用水将该溶液稀释。先形成油包水的以溶剂为连续相的乳液, 然后再加入大量的水, 发生相倒转, 水变成连续相并形成分散液。脱去溶剂后得到无溶剂的高相对分子质量的聚氨酯- 脲的分散液。该法操作简单, 重复性好。
水溶性聚氨酯化学灌浆堵漏施工工法
水溶性聚氨酯化学灌浆堵漏施工工法 前言 化学灌浆(Chemical Grouting)是将一定的化学材料(无机或有机材料)配制成真溶液,用化学灌浆泵等压送设备将其灌入地层或缝隙内,使其渗透、扩散、胶凝或固化,以增加地层强度、降低地层渗透性、防止地层变形和进行混凝土建筑物裂缝修补的一项加固基础,防水堵漏和混凝土缺陷补强技术。即化学灌浆是化学与工程相结合，应用化学科学、化学浆材和工程技术进行基础和混凝土缺陷处理(加固补强、防渗止水)，保证工程的顺利进行或借以提高工程质量的一项技术。 关键词：防水堵漏高压灌注化学灌浆注浆液止水针头 工法特点 1.灌浆液技术成熟，品种齐全，基本上都已实现了单组份成品化生产，不需现场调配，质量稳定，开桶即可使用。浆液耐化学腐蚀，固化后无毒、环保、可永久防水。 2.施工工艺简单，易行。施工速度快，止水效果立竿见影，一劳永逸。工人劳动强度小，施工效率是传统施工方法的5~10倍，传统作法无法比拟。 3.灌浆料与水混合后粘度小，可灌性好，固结体在水中浸泡对人体无害、无毒、无污染。 4.施工不受季节、天气限制，可用于各种工程，包括检修、抢修工程，饮用水工程。施工综合费用低，经济效益显著 适用范围 1、建筑物及地铁、隧道等地下工程变形缝、施工缝、结构裂缝堵漏。 2、桥墩、大坝、水电站裂缝堵漏，混凝土结构物外墙加固。
3、各种水塔、水池、地下室防渗堵漏。 4、隧洞掘进和矿井建设中的堵漏，铁路、隧道、涵洞堵漏。 5、破裂带和软地基加固。 工艺原理 本工法所讲的水溶性聚氨酯化学灌浆材料是一种底黏度，单组份合成高分子聚氨酯材料，形态为浆体，它有遇水产生交联反应，发泡生成多元网状封闭弹性体的特征。当它被高压注入到混凝土裂缝结构延展直至将所有缝隙（包括肉眼难以觉察的）填满，遇水后（注水）伴随交联反应，释放大量二氧化碳气体，产生二次渗压，高压推力与二次渗压将弹性体压入并充满所有缝隙，达到止漏目的. 可见水溶性聚氨酯化学灌浆材料是堵漏材料中性能最好的一种，用一般材料不能根治渗漏，使用高压灌浆堵漏技术后一次堵漏成功。水溶性聚胺脂初始膨胀率能够达到100％，形成胶凝体以后，第一次膨胀消失，但具有很好的弹性，成为稳定的类似止水橡皮的弹性体。一般来讲，水溶性聚胺脂灌浆技术适用于处理稳定型（非活动型）裂缝的防渗工程，选择在混凝土体温度低点时进行灌浆堵渗漏水处理，效果较好。 施工工艺流程及操作要点 1、施工工艺：确定漏水点→清理渗漏基面→钻孔→安装止水针头→洗缝→ 封缝→高压灌注发泡浆料→拆灌浆嘴→槽孔修补→防水处理→检查验收 2、施工要点 1 清理：详细检查、分析渗漏情况，确定灌浆孔位置及间距。清理干净需要施工的区域，凿除砼表面析出物，确保表面干净、润湿。 2 钻孔：使用电锤等钻孔工具沿裂缝两侧进行钻孔，钻头直径为14mm,钻孔角度宜≦45°，钻孔深度≦结构厚度的2/3，钻孔必须穿过裂缝。但不得将结构打穿
纳米材料改性水性聚氨酯的研究进展
纳米材料改性水性聚氨酯的研究进展 综述了纳米材料改性水性聚氨酯几种常用方法的特点和研究进展，指出了纳米材料改性水性聚氨酯存在的问题。 标签：水性聚氨酯（WPU）；纳米材料；方法；改性 1 前言 近年来，随着人们环保意识的增强，水性聚氨酯（WPU）受到越来越多学者的关注。WPU是以水为分散介质的二元胶态体系，具有不污染环境、VOC（有机挥发物）排放量低、机械性能优良和易改性等优点，使其在胶粘剂、涂料、皮革涂饰、造纸和油墨等行业中得到广泛应用[1～4]。但在制备WPU过程中由于引入亲水基团（如-OH、-COOH等），因此存在固含量低，耐水性、耐热性和耐老化性差等缺陷，从而限制了其应用范围。 纳米材料具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等特殊性质，为各种材料的改性开辟了崭新的途径。通过纳米材料改性的WPU，其成膜性、耐水性和耐磨性等性能均得到显著提高[5]。 2 纳米材料改性WPU的方法 2.1 共混法 共混法即纳米粒子在WPU中直接分散。首先是合成各种形态的纳米粒子，再通过机械混合的方法将纳米粒子加入到WPU中。但在该方法中，由于纳米粒子颗粒比表面积大，极易团聚。为防止纳米粒子团聚，科研工作者对纳米材料进行表面改性来提高其分散性，改善聚合物表面结构以提高其相容性。 李莉[6]等利用接枝改性后的纳米SiO2和TiO2与WPU共混，制备了纳米材料改性水性WPU乳液。研究发现，纳米粒子在乳液中分散均匀，无团聚现象；改性后的WPU乳液力学性能比未改性前得到改善和提高；当纳米粒子添加量为0.5%时，WPU乳液的力学性能最佳，吸水性降低了70%，添加的纳米粒子对波长290～400 nm的紫外光有吸收。 李文倩[7]等采用硅烷偶联剂（KH560）对纳米SiO2溶胶进行表面改性，然后将其与WPU共混制备出了WPU/SiO2复合乳液，考查了改性纳米溶胶含量对复合乳液及其涂膜性能的影响。结果表明，当纳米SiO2/KH560物质的量比为6：1时，改性后的纳米SiO2溶胶的粒径最小且分布较均一。KH560的加入使纳米SiO2粒子更均匀地分散在聚氨酯乳液中，且SiO2粒子与聚氨酯乳液之间存在一定键合作用，使涂层的耐热性得到显著增强。当改性SiO2溶胶添加量为5%～10%时，涂膜的硬度、耐磨性、耐划伤性、耐水性等性能明显提高。
水性聚氨酯
防水透湿型聚氨酯材料的制备及性能测试 摘要：水性聚氨酯以水为介质，具有无毒、不易气性有质的突变而且其透气性能随外界温度的变化燃烧、对环境友好等优点，是具有发展前景的绿色环保型材料。本文简述了水性聚氨酯材料的结构、制备、性能、应用及未来的发展前景等。 关键词：水性聚氨酯材料制备应用性能前景 前言 水性聚氨酯包括聚氨酯水溶液、聚氨酯水分散液和聚氨酯水乳液，以水为介质，体系中不含或含很少量的有机溶剂，安全无燃烧。它保留了传统的溶剂型聚氨酯的一些优良性，如良好的耐磨性、柔韧性、耐低温性和耐疲劳性，并且水性聚氨酯能够赋予织物柔软而丰满的手感和皮感、抗皱防缩性、回弹性、挠曲性、透气吸湿性和可缝制性，调节聚氨酯高分子结构还可以用于织物的防水、防油、防污、防起毛球等整理。目前水性聚氨酯广泛用于轻纺、皮革、胶粘剂、印染等行业中，用于织物后整理，可明显提高服装或饰品的华丽庄重感和穿着舒适感，受到广大消费者的青睐。木文主要介绍水性聚氨酯在织物上防水透湿的机理和加工工艺，综述了国内外水性聚氨酯在防水透湿织物上的应用，以及对其发展的展望[4]。 一.文献综述 1.1 水性聚氨酯的定义与结构 1.1.1 水性聚氨酯的定义 水性聚氨酯是指聚氨酯以微小颗粒分散于水介质中的两相体系，体系中小含或含少量有机溶剂。 水性聚氨酯的分类 以外观分，水性聚氨酯可以分为3类:聚氨酯水溶液、聚氨酯水分散体、聚
氨酯乳液。三者之间的区别在于聚氨酯大分子粒子在水中的分散形态的小同。实际应用中所述的水性聚氨酯是指聚氨酯水分散体或聚氨酯乳液。 1.1.2 水性聚氨酯的分子结构 聚氨酯是山硬段和软段构成的一类高性能材料，硬段和软段的组成、结构、长短、相对比例的变化等使聚氨酯材料可用作塑料、弹性体、纤维、胶粘剂和涂料的树脂等。 聚氨酯分子结构 在聚氨酯分子链中引入亲水基团可使聚氨酯具有水分散性，得到水性聚氨酯，水性聚氨酯的分子结构，依亲水基团的小同可分为以下几类。 阴离子水性聚氨酯分子结构模型 阴离子水性聚氨酯通常包括梭酸型和磺酸型，亲水基团可以分布在硬段、软段或端基。 阳离子水性聚氨酯分子结构 阳离子水性聚氨酯链段上含季按盐亲水基团又有主链和侧链之分。 非离子水性聚氨酯分子结构 将聚乙二醇分子链段引入聚氨酯分子的端基、链段中间、侧链可以介成各种小同的非离子水性聚氨酯，由于亲水链段含量通常较大，因此，实际应用有限。 阴/非离子水性聚氨酯分子结构
水性聚氨酯胶黏剂
水性聚氨酯胶黏剂发展概况 2009-12-30 15:56:35 摘要:简述可水分散性多异氰酸酯胶黏剂、乙烯基聚氨酯水性胶黏剂和水分散性聚氨酯(PUD)胶黏剂等水性聚氨酯胶黏剂国内外应用和技术发展状况，对我国水性聚氨酯胶黏剂的发展提出初步看法和建议。 关键词:聚氨酯；水分散液；水性胶黏剂；应用 聚氨酯胶黏剂因其主体树脂中含有大量极性基团和活性反应基团，可对多种基材(如金属、塑料、木材、织物、玻璃等)有良好的粘接性；其合成原料和助剂种类繁多，所制得的树脂组成、结构和胶黏剂配方变化范围大，相应地其性能变化范围也大，胶膜可从热塑性到热固性，从柔软的弹性体到坚硬的塑料，能满足不同基材粘接和使用条件的要求。特别是聚氨酯胶黏剂还有一些特殊的优点，如极好的耐寒性、耐油性、耐磨性、韧性等，因此国内外发展很快，已大量应用于制鞋、复合包装、织物复合、人造板、木材加工、建筑、汽车、航空、航天以及广泛的通用粘接。世界聚氨酯胶黏剂产量1998年约31万t(100%固含量计)，到2005年估计60万t以上，平均年增长率11%[1]。聚氨酯胶黏剂包括多异氰酸酯溶液胶，热塑性聚氨酯溶液胶，反应型单、双组分聚氨酯溶液胶，无溶剂型聚氨酯液体胶，水分散型、热熔型和反应热熔型聚氨酯胶等。目前，聚氨酯胶黏剂主要应用的是热塑性聚氨酯溶液胶和反应型单、双组分聚氨酯溶液胶。例如，鞋用聚氨酯胶黏剂主要为1 5% 左右固含量热塑性聚氨酯溶液胶(或者配以少量多异氰酸酯溶液作固化剂)，软包装复合塑料薄膜用 30%左右固含量的双组分聚氨酯溶液胶，在许多其他应用领域如磁带、干法人造革/合成革粘接层，塑胶跑道橡胶颗粒粘接层，以及大量的通用粘接等全采用溶液型聚氨酯胶黏剂。 有机溶剂型聚氨酯胶黏剂生产和应用中会产生严重的安全卫生和环保问题，有机溶剂的着火、爆炸、毒性需要增加生产和应用工艺中的安全防护措施，同时必须采取回收装置防止VOC向环境的散发等。现在世界各国都在加强环境保护和工业卫生立法，限制有机溶剂用量形势越来越严峻，如欧洲对胶黏剂的VOC限量即将规定到35g/L，美国食品和药物管理局(FDA)、欧盟的EU901/128以及德国 BgVV都明确提出用于食品药品包装的胶黏剂等，只要含非规定的化学品一律禁止使用；因此发达国家使用的溶剂胶黏剂复合包装已从10年前的80%降到目前的30%[2]；向欧、美等国家出口的高档旅游鞋(耐克，阿迪达斯，锐步等)均不准使用溶剂型胶黏剂。因此，聚氨酯胶黏剂的非有机溶剂化是世界各国努力的方向。 聚氨酯胶黏剂的非有机溶剂化有3个途径：水性化，热熔化和100%液体化。在这3个途径中，以水作溶剂代替有机溶剂的水性化由于应用工艺和条件与原溶剂型胶黏剂差别不大，有独特的优点，现在已得到迅速发展。本文主要概述水性聚氨酯胶黏剂近年来的技术和应用状况。 1水性聚氨酯胶黏剂分类 按照较成熟的应用形态区分，水性聚氨酯胶黏剂目前可分为3类：(1)可水分散性多异氰酸酯胶黏剂，其主要成分为含亲水基团、可自动分散于水的多异氰酸酯；其主要用于人造板制造和其他类型水性聚氨酯胶黏剂的固化剂；(2)乙烯基聚氨酯水性胶黏剂，其是乙烯基水性高分子乳液-多异氰酸酯双组分胶黏剂，主要用于木材粘接；(3)水分散性聚氨酯(PUD)胶黏剂，PUD胶黏剂是高相对分子质量聚氨酯树脂溶于或分散于水中
水性聚氨酯性能优缺点
水性聚氨酯的优点： 聚氨酯的全名叫聚氨基甲酯。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，其分子结构中含氨基甲酸酯基、脲键和离子键，内聚能高，粘结力强，且可通过改变软段长短和软硬段的比例调节聚氨酯性能。 水性聚氨酯乳液相比较与溶剂型聚氨酯具有以下优点： （1）由于水性聚氨酯以水作分散介质，加工过程无需有机溶剂，因此对环境无污染，对操作人员无健康危害，并且水性聚氨酯气味小、不易燃烧，加工过程安全可靠。 （2）水性聚氨酯体系中不含有毒的-NCO基团，由于水性聚氨酯无有毒有机溶剂，因此产品中无有毒溶剂残留，产品安全、环保，无出口限制。 （3）水性聚氨酯产品的透湿透汽性要远远好于同类的溶剂型聚氨酯产品，因为水性聚氨酯的亲水性强，因此和水的结合能力强，所以其产品具有很好的透湿透汽性。 （4）水作连续相，使得水性聚氨酯体系粘度与聚氨酯树脂分子量无关，且比固含量相同的溶剂型聚氨酯溶液粘度低，加工方便，易操作。 （5）水性聚氨酯的水性体系可以与其它水性乳液共混或共聚共混，可降低成本或得到性能更为多样化的聚氨酯乳液，因此能带来风格和性能各异的合成革产品，满足各类消费者的需求。 并且，由于近年来溶剂价格高涨和环保部门对有机溶剂使用和废物排放的严格限制，使水性聚氨酷取代溶剂型聚氨酷成为一个重要发展方向。 水性聚氨酯膜的优点： 水性聚氨酯树脂成膜好，粘接牢固，涂层耐酸、耐碱、耐寒、耐水，透气性好，耐屈挠，制成的成品手感丰满，质地柔软，舒适，具有不燃、无毒、无污染等优点。将成革的透氧气性、透湿性、低温耐曲折性、耐干湿擦性、耐老化性等，与溶剂型聚氨酯涂饰后的合成革进行了对比研究。结果表明，经水性聚氨酯涂饰的合成革的透氧量达到了4583．53mg／(em3·h)，为溶剂型的1.5倍，且透水汽量达到了615．53mg／(cm3·h)，约为溶剂型的8倍；低温耐曲折次数大于4万次，为溶剂型的2倍。采用水性聚氨酯替代传统的溶剂型聚氨酯完成合成革的
水性聚氨酯简介
聚氨酯涂料在建筑领域有着广泛的应用和研究，随着各国对环保和节能的日益重视，其发展从最初的溶剂型到现在的水性化。与溶剂型聚氨酯涂料相比，水性聚氨酯(WPU)涂料具有无毒、不污染环境、节省能源和资源等优点，属于当今的绿色高分子材料。近年来，由于社会经济快速增长，建筑行业不断发展，建筑涂料日益受到人们的重视，已经成为涂料工业中增长最快的涂料品种;WPU涂料将聚氨酯树脂所固有的强附着力、耐磨蚀、耐溶剂性好等优点与水性涂料低的VOC含量相结合，在建筑市场发挥着举足轻重的作用。 1·水性聚氨酯涂料在建筑领域的应用 建筑涂料广泛应用于建筑物的装饰和保护，要求是能抵御外界环境对建筑物的破坏，能对建筑物的防霉、防火、防水、防污、保温、防腐蚀等起保护功能;更重要的是低毒或者无毒、不易燃，对人类来说有足够的安全性。WPU涂料所具备光泽性、柔韧性、耐候性、耐溶剂等优异性能以及无毒、环保的优点，使其在建筑领域大放异彩。 1.1地坪涂料 地坪涂料是一类应用于水泥基层的涂料，要求具备耐磨、防滑、耐腐蚀、耐沾污等性能。WPU涂料所具备的柔韧可调整和环保等优势，在地坪领域所占的份额越来越大。对于单组分WPU，需要通过交联改性来获得优异的力学性能、耐水性、耐溶剂性以及耐老化性，从而满足地坪涂料的要求。而双组分WPU自身所具有的易清洗、耐磨性、耐刮擦性、耐化学品等优异的性能，在地坪领域应用十分广泛。陈凯研究一种双组分WPU地坪涂料，是由硅丙水分散体的OH基团和多异氰酸酯NCO基团两组分配制而成。结果发现，有机硅氧烷单体加入量、羟基含量、酸值、固化剂的选择等对涂膜性能均有显著的影响。当硅氧烷单体质量分数为5%～10%、羟基量为2.8%～3.0%、酸值在25～36mgKOH/g、玻璃化转变温度为40～58℃条件下合成高性能含羟基硅丙树脂，将其与固化剂配制的地坪涂料涂膜性能最佳;其涂膜坚硬、耐久，具有很好的耐水性、耐蚀性、耐划伤性和耐擦洗性。沈剑平等研究发现，只要选材得当，双组分WPU涂料可以实现非常优异的综合性能。用基于多元醇分散体BayhydrolAXP2695和多异氰酸酯BayhydurXP2487/1研发的白漆，以60kg的压力将40mm×40mm的冬季防滑胎压放在涂料样板上，常温压放1d后，在50℃下压放3d，发现其漆膜表面仅留下轻微的印痕，并且可以用乙醇轻易地擦拭干净。最新的研究表明，某些高交联密度的双组分WPU地坪涂料具有优异的抗热胎痕的性能。 1.2建筑防水涂料 目前在建筑防水领域，溶剂型聚氨酯涂料应用比较广泛；但随着环保的力度的加大，涂料势必要向无溶剂、水性化方向发展。WPU由于引入亲水集团，涂料的耐水性不佳，无法满足建筑防水涂料的需求，所以可以通过改性来提高和改善相应性能。罗春晖等采用氮丙啶对阴离子WPU分散体(PUD)进行交联改性，结果表明，室温下氮丙啶可与PUD链上的羧基反应，其加入可以显著改善涂膜的耐水性、耐溶剂性及耐沾污性。沈一丁等以异佛尔酮二异氰酸酯、聚醚二元醇(PTMG)以及二羟甲基丙酸为主要原料合成聚氨酯预聚体，并引入含酮羰基的双羟基化合物(DDP)与预聚体进行交联，再加入3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性，合成了稳定高交联度脂肪族WPU，研究结果表明，KH550能显著改善水性聚氨酯的力学性能及耐介质性。当KH550质量分数由0增加至10%时，乳胶膜的拉伸强度由20MPa 增加至27MPa，吸水率由43.2%降低至21.3%，吸丙酮率亦由47.5%降低至26.2%。TG 分析表明，随着KH550含量的增大，聚氨酯涂膜的热稳定性明显提高。郭松等采用蓖麻油为内交联剂合成防水性能较好的WPU成膜剂，以表面能、吸水率、接触角等指标分别考察蓖麻油的不同用量对WPU防水性的影响。结果表明，当蓖麻油最佳质量分数为4%时，其表面能仅为26.3mN/m，水接触角可达106.8°，吸水率为8.7%，其拉伸强度达22.77MPa，断裂伸长率达到了489.83%，开始分解温度提高到173℃，制得的WPU膜有良好的防水性能和一定的力学性能。以上品种均可以用于建筑防水。