聚氨酯油漆的发展史与技术应用介绍

聚氨酯油漆是随着聚氨酯合成化学的进展及聚氨酯材料的广泛应用而迅速发展起来的。

早在1849年就合成了异氰酸酯，至1937年才首次利用异氰酸酯与多元醇反应制得聚氨酯树脂。40年代和50年代开始了聚氨酯树脂在塑料、纤维及橡胶方面的应用。

1951年利用干性油及其衍生物与甲板二异氰酸酯进行反应，制得了油改性的聚氨酯油漆。它又称氨酯油，是最早开发的一种聚氨酯油漆。以后又开发了双组份催化固化型与单组份湿固化型聚氨酯油漆。自从制得了甲板二异氰酸酯和三羟甲基丙烷的加成物1，6己二异氰酸酯缩二脲，并可由此配制出性能优异的聚氨酯油漆后，这类油漆的应用范围  就更为广泛。

现今聚氨酯油漆的品种繁多，除了一般的溶剂性及无溶剂型外，还开发了水性聚氨酯乳液涂料、聚氨酯粉末涂料及聚氨酯互穿网络聚合物涂料等。从应用角度来看，以聚氨酯为基料的防锈、防腐蚀、塑料和汽车用涂料、防水涂料和特种涂料等，均已得到广泛的应用。

我国在聚氨酯油漆方面的研究与开发工作是从1956年开始的，但是到1965年才有小批量的商品涂料生产。1971年首次制成1，6己二异氰酸酯缩二脲，开辟了脂肪族聚氨酯油漆的研究和应用。80年代实行改革开放后，引进异氰酸酯及聚醚多元醇的生产线，才解决了原料供应的问题。总之，我国聚氨酯工业的起步较晚，历史较短，与国外相比还有差距。但随着我国社会主义市场经济的快速发展，将在21世纪初迎来我国聚氨酯油漆工业蓬勃向上的新时期。

聚氨酯树脂是由多氰酸酯与多元醇聚合而成，在分子结构中含有氨基甲酸酯重链的高分子化合物，故称为聚氨基甲酸酯，简称聚氨酯。它是在20世纪30年代初期由德国的拜耳（Otto Bayer）等人首先发明的，到了50年代，聚氨酯树脂开始在油漆工业中得到了应用。

聚氨酯分子中存在的—NCO有着很高的反应活性，因此，聚氨酯漆既可以高温固化，又可以再低温下施工，如聚氨酯油漆在0℃以下时也能正常固化，而环氧树脂则在10℃以下时难以固化。

聚氨酯油漆可以分为单组份和双组份两大类。

单组份聚氨酯油漆包括氨酯油；氨酯醇酸树脂；湿固化聚氨酯，封闭型聚氨酯；聚氨酯分散体系等。

氨酯油和氨酯醇酸树脂比通常的醇酸树脂油漆有更好的耐碱性和耐水性，并且具有很好的耐磨性。

湿固化聚氨酯油漆含有—NCO端基，在环境湿度下与空气中的水分反应生成脲键固化成膜。它既有聚氨酯油漆的优良性能，特别是耐磨性非常好，又有单罐装油漆施工方便的特点。湿固化聚氨酯油漆的干燥速度受温度的影响较大，温度太低干得慢。由于成膜时生成脲键，会产生很多CO[sub]2[/sub]，所以漆膜不宜涂得太厚。

封闭型聚氨酯油漆的成膜物质是由多异氰酸酯及多羟基树脂量部分组成，其中异氰酸酯被苯酚或其他单官能团的含活泼氢原子的物质所封闭，因此两部分可以合装而不反应，储存稳定性好。施工时需要高温烘烤，封闭剂在烘烤后挥发。

分散型聚氨酯油漆主要是在分子链上引人极性基团或亲水基团，以形成稳定的高分子量树脂水分散体系。

双组份聚氨酯油漆带—NCO基的组分和带—OH的组分，按比例混合反应而生成聚氨酯油漆。为了促进涂膜快干，常在羟基组分中加入少量催化剂。

以芳香族异氰酸酯TDI为原料的聚氨酯油漆价格较低，综合性能好，但是涂膜受太阳光照射后泛黄严重，易失光，耐候性较差，所以经常用于底漆、中间漆，或者应用于室内使用的深色漆。泛黄只要是因为氨酯键受到紫外线照射后，分解生成胺，胺再氧化，所以涂膜会泛黄。

脂肪族异氰酸酯，如六亚甲基二异氰酸酯（HDI）为原料的聚氨酯油漆具有突出的耐候性和保色保光性，很好的装饰性，用于制备要求有很好户外耐候性和装饰性好的面漆。它们不泛黄的主要原因是因为氨酯键生成的脂肪胺不易被氧化，也没有苯环的共轭作用。

在—NCO/—OH型双组份聚氨酯油漆中，常用的多羟基树脂有聚、丙烯酸树脂、聚醚、环氧树脂、蓖麻油及其加工产品等。聚酯聚氨酯油漆漆膜交联密度高，漆膜坚硬光亮，耐化学品、耐溶剂性能好，耐候性好、耐热性好。

含羟基丙烯酸酯与脂肪族多异氰酸酯如HDI三聚体反应而成的丙烯酸聚氨酯漆，漆膜具有很好的硬度，又有极好的柔韧性，耐化学腐蚀，突出的耐候性，光亮丰满，干燥性好。表干快而不沾灰等特性，是目前在重防腐涂装体系中的首选面漆。

聚醚聚氨酯油漆耐碱性、耐寒性、柔韧性优良，可以用于防腐蚀油漆和混凝土表面油漆。由于醚键的存在，在紫外线的照射下，涂膜易分解失光粉化，所以只适宜用于户内。