第二章涂料用树脂的制造

第二章涂料用树脂的制造 第四节聚氨酯树脂的制造

教学目标 • 掌握聚氨酯树脂的制造方法 • 了解聚氨酯树脂的原料、结构和组成 • 了解聚氨酯涂料的分类 • 了解其他聚氨酯树脂的制造方法

第一部分概述 一、聚氨酯树脂的基本结构与组成二、聚氨酯树脂涂料的特性与应用三、聚氨酯涂料的种类

第二部分聚氨酯树脂的原料 多异氰酸酯含活性氢的化合物与树脂溶剂（自学）催化剂与其他助剂

第三部分 NCO/OH型双组分聚氨酯树脂涂料的制造多异氰酸酯固化剂的制造羟基组分的制造

第四部分单组分湿固化聚氨酯树脂的制造 树脂助剂涂料产品＋ = “水晶地板漆”

一、反应原理与配方设计 1、原理

一、反应原理与配方设计 2、配方设计自学。

二、配方工艺举例 配方及其工艺详见讲义page97，自学。

三、湿固化聚氨酯涂料的加速固化 1、湿固化聚氨酯涂料的固化条件限制一般认为在相对湿度RH＜30%时就难于固化，但实际上＜50%时固化速度就受到很大影响。

三、湿固化聚氨酯涂料的加速固化 2、加速固化的技术途径加入胺类催化剂有助于固化，而加入同时具有氨基与羟基的反应型催化剂，效果更好，可以用两种方式加入。

（1）施工时加入 在施工时，加入TEDA（三亚乙基二胺）效果很好，加入N 403聚醚，催化能力不如TEDA，但N 403每个分子上有4个－OH，可以成为预聚物的交联剂，这在天气特别干燥的情况下，尤其具有重要意义。

（2）潜催化剂 酮亚胺、噁唑烷可以与预聚物共一包装，涂装后在水气作用下，分解释放出胺或者放出胺与羟基，不仅催化，还起交联作用。

课堂小结 • 聚氨酯树脂的基本结构、组成 • 聚氨酯树脂涂料的特性、应用与分类 • 聚氨酯树脂的原料 • NCO/OH型双组分聚氨酯树脂涂料的制造 • 单组分湿固化聚氨酯树脂的制造

课后作业 1、NCO/OH型双组分聚氨酯涂料有何特点？如何制造？

一、聚氨酯树脂的基本结构与组成 聚氨酯，是聚氨基甲酸酯的简称。它的分子结构特征是具有氨基甲酸酯结构单元。氨基甲酸酯是由异氰酸酯基与羟基通过逐步加成聚合反应形成的。

一、聚氨酯树脂的基本结构与组成 多异氰酸酯多羟基物聚氨基甲酸酯

二、聚氨酯树脂涂料的特性与应用 ①漆膜物理机械性能好，坚韧、耐磨、丰满、光亮，装饰性强。应用：家具、住房装饰、装修涂料。

二、聚氨酯树脂涂料的特性与应用 ②耐腐蚀性、电气绝缘性优良。应用：防腐蚀漆与电气绝缘漆等工业涂料。

二、聚氨酯树脂涂料的特性与应用 ③可以在室温固化乃至在低温下固化，尤其是可以制造不需经烘烤就能固化的高耐候涂料。应用：汽车、铁路车辆、飞机、航天器及桥梁、塔、罐等大型户外建筑的耐久性保护涂料。

二、聚氨酯树脂涂料的特性与应用 ④通过原料的选用、组分的配合与比例的变化以及助剂的应用，可以调节固化条件与漆膜性能，制造出用于不同领域的性能特点各异的涂料。

二、聚氨酯树脂涂料的特性与应用 应用：可以制造高柔性的用于纸张、皮革、软质注塑品的涂料及高弹性的用于橡胶制品的涂料，也可以制造高硬度、抗划伤、高光泽、高丰满度的家具涂料及高硬度而又高耐磨的地板涂料。

二、聚氨酯树脂涂料的特性与应用 应用：既可以制造可在低温下固化的室外建筑保护涂料，也可以制造在高温烘烤下快速固化的工业涂料以及用双组分喷枪施工的瞬间固化无溶剂厚层涂料等。

三、聚氨酯涂料的种类 氨酯油、氨酯醇酸单组分封闭型 √ 湿固化型催化固化型双组分 √ 多羟组分固化型

一、多异氰酸酯 用于制造聚氨酯树脂的多异氰酸酯一般为二异氰酸酯，其结构通式为：

1、芳香族二异氰酸酯 （1）甲苯二异氰酸酯（TDI）分子式：C9H6N2O2 分子量：174.15

1、芳香族二异氰酸酯 （1）甲苯二异氰酸酯（TDI）特点：TDI是涂料领域中用量最大，应用最广的二异氰酸酯。缺点：蒸汽压较高，较易挥发，有明显刺激性与毒性，以它制备的涂料漆膜易泛黄，耐候性较差。

1、芳香族二异氰酸酯 （1）甲苯二异氰酸酯（TDI）在涂料中的应用形式：主要是通过与多元醇反应制成多异氰酸酯基加成物或预聚物，自聚成为具有异氰脲酸酯环状结构的多异氰酸酯基聚合物。

1、芳香族二异氰酸酯 （2）4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）分子式：C15H10N2O2 分子量：250.1

1、芳香族二异氰酸酯 （2）4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）特点：挥发性很低，是低毒性的二异氰酸酯。以它制备的涂料漆膜强度高、耐磨性好，但非常容易泛黄。

1、芳香族二异氰酸酯 （2）4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）应用：常通过几种异构体的混合来降低熔点，或者通过改性产生碳化二亚胺结构，使之成为液态产品，工业上称之为液化MDI，用作聚氨酯、聚脲等涂料的多异氰酸酯组分。

2、脂肪族二异氰酸酯 （1）六亚甲基二异氰酸酯（HDI）分子式：C8H12N2O2 分子量：168.2

2、脂肪族二异氰酸酯 （1）六亚甲基二异氰酸酯（HDI）特点：可以制得高耐候，保光、保色性优良的外用聚氨酯涂料。缺点：挥发性较强，有明显的刺激性与毒性，价格比TDI高得多。

2、脂肪族二异氰酸酯 （1）六亚甲基二异氰酸酯（HDI）应用形式：与水反应制造线型结构的多异氰酸酯固化剂——HDI缩二脲，或者聚合成为具有异氰脲酸酯环状结构的多异氰酸酯固化剂——HDI三聚体。

2、脂肪族二异氰酸酯 （2）异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）分子式：C12H18N2O2 分子量：222.3

2、脂肪族二异氰酸酯 （2）异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）特点：所制的涂料漆膜不泛黄，耐候性好。其预聚物可溶性好。应用形式：制成IPDI三聚体固化剂。

2、脂肪族二异氰酸酯 （3）四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯（TMXDI）分子式：C14H16N2O2分子量：244.3

2、脂肪族二异氰酸酯 （3）四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯（TMXDI）特点：不会产生自缩聚反应，预聚物粘度低，－NCO基与水反应速度慢，价格很高。应用： TMXDI的预聚物适宜制造水性聚氨酯漆。

二、含活性氢的化合物与树脂 最重要的是多元醇与多羟基树脂，它们可用于与二异氰酸酯反应以制造多异氰酸酯预聚物，也可以在NCO/OH型双组分涂料中作为羟基组分。胺类则常用作催化剂、扩链剂或者兼任催化剂与交联剂。

1、多元醇 最常用的是三羟甲基丙烷（TMP）

2、多羟基树脂 （1）蓖麻油及其醇解物（2）醇酸树脂（3）聚酯树脂（4）聚醚树脂（5）羟基丙烯酸树脂（6）环氧树脂

3、胺类 常起催化、扩链、交联等作用。对于聚氨酯涂料最有普遍意义的胺来自自身的－NCO基与水反应生成的胺：

4、酚类 酚类也是具有活性氢的化合物，用作－NCO基的封闭剂。

三、溶剂 自学。

四、催化剂与其他助剂 树脂合成催化剂催化剂漆膜固化催化剂除水剂减色剂助剂流平剂、消泡剂消光剂

1、催化剂 （1）树脂合成催化剂多异氰酸酯树脂的合成一般是依据于NCO/OH氨基甲酸酯化反应（预聚物）与－NCO自聚成异氰脲酸酯环反应（三聚体）。

1、催化剂 （1）树脂合成催化剂氨基甲酸酯化反应的催化剂一般为金属皂类，最常用的是二丁基二月桂酸锡（DBTDL）、辛酸亚锡。

1、催化剂 （1）树脂合成催化剂异氰酸酯环化反应的催化剂为金属盐与皂、胺类、烷基膦等，如锂、钾、铅的醋酸盐、辛酸皂、环烷酸皂、三亚乙基二胺（TEDA）、2,4,6－三（二甲氨基甲基）苯酚（DMP－30）、三丁基膦等。

1、催化剂 （1）树脂合成催化剂 TEDA 三丁基膦 DMP－30

1、催化剂 （2）漆膜固化催化剂 ①NCO/OH型双组分聚氨脂涂料固化催化剂 ②湿固化型聚氨酯涂料固化催化剂

第 二 章 涂料用树脂的制造