水性聚氨酯改性技术的研究进展（下）

（4）环氧树脂改性

①环氧树脂取代多元醇

常用的环氧树脂改性水性聚氨酯是以环氧树脂取代多元醇软段。通过环氧树脂与二乙醇胺进行开环反应，然后用乙酸中和，得到水分散性的阳离子树脂，再与多异氰酸酯交联。此改性树脂涂膜的性能与环氧树脂的结构、胺类开环试剂的结构、多异氰酸酯的结构以及封闭剂的类型都有很大关系。

②环氧树脂作为交联剂，引入支化点，形成网状结构

选用相对分子量适中、羟值为(170+15)mg／g的环氧树脂，在多异氰酸酯和聚醚多元醇反应后加入环氧树脂和一缩二乙二醇继续反应，再加二羟甲基丙酸反应，用丙酮调节黏度，中和后分散在水相中，脱去丙酮，加入助剂，制得环氧树脂改性聚氨酯水分散体。此改性方法是以环氧树脂作为多羟基化合物，通过与聚氨酯交联反应，将支化点引入聚氨酯主链，使之形成部分网状结构而性能更为优异。环氧树脂的加入使分散体的综合性能大大提高。试验证实，NCO／OH摩尔比增至8．0以上，环氧树脂的环氧基与聚醚多元醇的醇羟基摩尔比为1：7，涂膜表干时间可缩短至1h以内。用所得的环氧改性聚氨酯水分散体配制地板清漆气味小，漆膜光泽好，有一定弹性，使用效果良好。另外，聚氨酯乳液中含有伯胺基和仲胺基团，通过与环氧树脂的环氧基反应，可在聚氨酯主链之问引入环氧树脂支链，形成交联网状结构。

③环氧树脂作为扩链剂

印度RandhirParmar等人用丙烯酸接枝的高分子量环氧树脂与乙二胺反应制得相对分子量较高的二胺作扩链剂，以取代传统的合成，聚氨酯乳液所用的小分子二胺扩链剂，从而实现环氧树脂改性水性聚氨酯。

（5）纳米技术改性

纳米改性是近几年来新发展起来的一种对水性聚氨酯改性的新手段。纳米复合材料由于其纳米尺寸效应，表面效应以及纳米粒子与基体界面问强的相互作用，具有优于相同组分常规复合材料的力学、热学等性能。因此，水性聚氨酯涂饰剂成分的纳米改性也是最近的发展热点。聚氨酯／纳米复合材料最常见的制备方法有插层复合法、原位复合法和共混法三种。其中插层复合法最为重要，因其填料为层状硅酸盐，插层复合法主要是针对一些具有层状结构的纳米粒子。它首先在强力搅拌下将聚醚多元醇与蒙脱土混合，使聚醚多元醇插层进入蒙脱土片层中，然后和异氰酸酯或预聚体反应。针对水性聚氨酯乳液涂膜性能的不足，利用纳米技术，可使涂膜界面具有超双亲性二元协同界面这一性能。对水性聚氨酯乳液改性，不但可以改进涂膜的耐水性能，而且还可改善涂膜的耐油性能；纳米粒子填料对塑料、橡胶等有机高分子材料具有增韧、增强作用，对水性聚氨酯乳液涂膜也会有类似的力学性能改善行为，通过纳米材料，如纳米SiO、纳米CaCO。等复合水性聚氨酯乳液，提高聚氨酯涂膜的强度、硬度及其它物理机械性能闭。

（6）天然产物改性

天然产物改性聚氨酯主要利用天然产物中含有羟基、羧基及其他活性基团，通过直接或改性后与多异氰酸酯或聚氨酯预聚体反应制成改性聚氨酯。目前研究较多的有淀粉、松香和松节油。聚氨酯在自然界中不可降解，且回收利用困难，用淀粉改性的聚氨酯则具有可生物降解性，同时淀粉作为天然可再生资源，品种繁多，来源丰富，淀粉经液化后与异氰酸酯反应合成的可生物降解的聚氨酯，不但具有普通聚氨酯的优良性能，而且可在指定时间内生物降解，是一类全新的环保材料，具有研究开发前景。

①淀粉改性

淀粉改性聚氨酯的研究主要集中在如下2方面：①利用淀粉分子中含有多个羟基，可作为多元醇与异氰酸酯反应合成聚氨酯，目前的研究主要有可生物降解的聚氨酯泡沫塑料和弹性体；②利用淀粉作为共混组分制备聚氨酯，通过与淀粉共混赋予或提高材料的可生物降解性，同时降低生产成本。用于聚氨酯改性的淀粉可以是各种天然淀粉，也可以是经过化学处理的改性淀粉、醚化淀粉和液化淀粉。

②松香改性

松香的主要成分为松香酸，用松香和多元醇反应先制得醇酸树脂多元醇，与TDI反应合成聚氨酯预聚物，再与羟基醇酸树脂交联制备聚氨酯。聚氨酯涂膜中引人松香，可增加涂膜的附着力，提高光泽和干燥速度。另外，松香也可用来调节相对分子质量和稳定树脂的黏度。

③松节油改性

松节油的主要化学成分为蒎烯，将松节油和马来酸酐在催化剂存在下进行A―D加成反应制成双官能度酸酐加成物，再进一步与多元醇酯化得到松节油伯羟基聚酯多元醇；最后将松节油伯羟基聚酯多元醇与多异氰酸酯反应得到松节油改性的聚氨酯，将其用作涂料不仅具有较好的性能，而且可明显降低生产成本。

三、结束语

水性聚氨酯改性的目的是为了改善树脂本身性能上的一些不足或者提高树脂的综合性能，以扩大其使用范围。水性聚氨酯的生产和应用已得到迅速的发展，其品种和产量日益增多，质量不断提高，对水性聚氨酯的研究更是日新月异。随着科研工作者的不断努力新的改性技术不断发展，改性技术日益完善，水性聚氨酯新的品种不断推出，水性聚氨酯应用领域将越来越广，我国的水性聚氨酯的研究与开发前景十分广阔，市场需求前景十分诱人。