水性雙組分聚氨酯涂料以水為分散介質(zhì)，最大限度地減少了VOCs的排放，同時保持了溶劑型雙組分聚氨酯涂料優(yōu)秀的施工工藝、裝飾外觀、物理力學性能和耐化學品性能，成為當前涂料研究的熱點和發(fā)展方向
雙組分交聯(lián)型水性聚氨酯涂料，即涂料分為兩個組分:其一為水性多元醇組分;另一為水分散型異氰酸酯組分。
1.水性多元醇組分
按水性聚合物的膠體結構，可將其分為兩大類:一類是水分散型多元醇，另一類是乳液型多元醇。水性聚氨酯多元醇的制備可采用傳統(tǒng)的水性聚氨酯分散體的制備方法，但在聚合物的親水基團中，應該有更多的羥基，在化學結構上滿足雙組分涂料的反應要求。常用的方法是預聚體法和丙酮法。
雙組分水性聚氨酯涂料與雙組分溶劑型聚氨酯涂料相比, 其多元醇具有良好的分散性, 能促使未改性、憎水的多異氰酸酯固化劑在水中穩(wěn)定地分散。按照制備方法的不同, 水性多元醇體系可分為乳液型多元醇和分散體型多元醇。
2.乳液型多元醇
最早采用的多元醇為乳液型多元醇,它是通過乳液聚合得到的具有多種結構的丙烯酸多元醇乳膠。其用于雙組分體系的優(yōu)勢是聚合物的相對分子質(zhì)量大,涂膜在室溫下干燥速度快;缺陷是它對未改性多異氰酸酯固化劑分散性較差,導致涂膜外觀較差,且適用期短。
3.分散體型多元醇
為了改善多元醇體系對多異氰酸酯固化劑的水分散性, 提高雙組分水性聚氨酯涂料的性能, 可采用分散體型多元醇, 也稱第二代水性羥基樹脂, 目前這方面的研究較多。該多元醇樹脂首先在有機溶劑中合成得到, 其分子結構中含有親水可電離基團或親水非離子鏈段, 然后將該樹脂或溶液分散在水中得到分散體型多元醇。其特點為相對分子質(zhì)量低, 分散體粒徑小(Dn=10~200nm), 對固化劑分散性優(yōu)越, 形成的涂膜外觀好, 綜合性能優(yōu)異。根據(jù)化學結構的不同, 它可分為丙烯酸多元醇分散體、聚氨酯多元醇分散體和聚酯多元醇分散體等。
4.丙烯酸多元醇分散體
與丙烯酸多元醇乳膠相比, 丙烯酸多元醇分散體具有較低的相對分子質(zhì)量(Mw=2000~10000) , 較高的羥基官能度, 較小的粒徑, 對固化劑分散性好, 涂膜交聯(lián)度高, 具有優(yōu)異的綜合性能, 但是涂膜干燥速度較前者慢。
5.聚氨酯多元醇分散體
聚氨酯分散體本身是一類高性能的膠黏劑。用它配制雙組分水性涂料, 涂膜外觀好, 具有優(yōu)異的機械性能、耐化學品性和耐磨性。并且可以根據(jù)實際需要, 通過調(diào)整氨基甲酸酯的濃度來確定涂膜性能。制備聚氨酯分散體大多使用脂肪族異氰酸酯,其保色性和耐候性優(yōu)于芳香族異氰酸酯, 而且與水的反應活性也遠小于芳香族異氰酸酯。1,6-己二異氰酸酯(HDI)、異佛二酮二異氰酸酯(IPDI)和氫化二苯基甲烷二異氰酸酯(H12MDI)是目前研究者使用最多的三類脂肪族異氰酸酯。
6.聚酯多元醇分散體
聚酯多元醇分散體配制的雙組分涂料具有流動性好, 對顏料潤濕性強, 涂膜光澤度高等優(yōu)點。但此類分散體配制的涂膜最大的缺陷為耐水解性差。這是因為聚酯多元醇的酯鍵容易水解, 這將會導致聚合物鏈斷裂, 進而影響涂膜性能?？煽紤]將丙烯酸聚合物接枝到聚酯分子鏈上, 制備聚酯-丙烯酸復合多元醇分散體, 以提高聚酯鏈的耐水解性。該多元醇復合體系配制的雙組分涂料將聚酯的軟鏈段和丙烯酸樹脂的硬鏈段有機結合在一起, 有利于涂膜硬度和柔韌性的改善。