水性聚氨酯在皮革涂饰中的应用[合集五篇]

第一篇：水性聚氨酯在皮革涂饰中的应用

水性聚氨酯在皮革涂饰中的应用*

李书卿，罗建勋，韩茂清,申屠勇敢,单志华12131**

（1皮革化学与工程教育部重点实验室(四川大学)，成都 610065；

2中科院成都有机化学研究所，成都 610041；3金华保捷尔科技有限公司，金华 321110）

摘要采用了对比的方法将几种水性聚氨酯涂饰剂在绵羊皮服装革、水牛皮沙发革和黄牛

皮鞋面革中进行了应用，并对其在涂饰过程中涂层的性能进行了检测。根据检测结果更好得了解了这些水性聚氨酯涂饰剂的优缺点，这有利于其在涂饰中得到更好的应用，在市场中得到更好的推广。

关键词水性聚氨酯；皮革涂饰；应用性能

Application of Queous Polyurethane in

Leather Finishing

Li Shuqing1, Shan Zhi-hua1*, Han Maoqing1

(1 Key Lab.of Leather Chemistry and Engineering, Ministry of Education(Sichuan university)

Chengdu 610065；2 Chengdu Organic Chemicals CO．，LTD ,Chengdu 610041；Jinhua Poje Technology CO．，LTD，Jinhua 321110)

AbstactA series of queous polyurethane finishing agents were applied in the finishing of sheep

garment leather、cattle upper leather and water buffalo sofa leather, and the properties

of finishing coats were measured.The results show the advantages and the

disadvantages of these queous polyurethanes, and this makes them be used better in

leather finishing process and get better promotation in leather market.Keywordsqueous polyurethane；leather finishing； properties

前言

涂饰在皮革生产中是一个非常重要的工段，能显著提高成革的质量和档次，增加革的品种和商业价值，是制革生产中的最后一道“生命线”。而聚氨酯（PU）皮革涂饰剂因具有光亮、丰满、耐磨耗，成膜性能好、富有弹性、耐低温、耐曲挠、手感好等优点，已成为一个重要的皮革涂饰剂体系。尤其是水性PU涂饰剂因其以水为介质，具有不燃、气味小、不污染环境、节能、操作加工方便等优点，在很大的程度上取代了溶剂型PU涂饰剂,成为一种极具潜力的“绿色材料”，尤其与清洁工艺配套进行皮革产品生产。

从目前的市场情况来看，国外水性PU涂饰剂由于具有品种配套齐全、产品综合性能好、对应用基础研究重视等特点，在市场中占有很大的分额。而国内水性PU涂饰剂因研究起步较晚，规模比较小，发展也比较缓慢，同国外同类产品相比还具有一定的差距，故缺乏竞争力，在市场只占有很小的分额。所以国产水性PU皮革涂饰剂要想参与市场竞争，需要开发和研制高技术、多功能、高性价比的产品。

本文将金华保捷尔（美国Poje公司）科技有限公司最新研制的系列水性PU涂饰剂在服装革、沙发革和鞋面革涂饰中进行了应用，同时与德国LANXESS公司和西班牙Pielcolor 公司的同类型水性PU涂饰剂在应用中进行了对比。分析测定了涂饰中涂层和成革的粘结牢度、成革的耐擦性和耐溶剂性等应用性能，并将三家公司产品的应用性能的测定结果进行了比 *浙江省重大科技项目（2004C1106111062）

第一作者简介：李书卿，女，1979年生，00年本科毕业从事企业制革工艺生产实践，05硕士研究生，进行制革工艺项目研究；**为通讯联系人

较，同时也与成品革物化指标进行了对比，以更好地了解各水性PU涂饰剂应用于涂饰中的 优缺点，有益于此系列水性PU涂饰剂性能的改进和在市场中的推广和应用。

1.试验主要材料和仪器 1.1 试验主要材料

系列水性PU涂饰剂Magifeel 501、Magifeel 505-20、Magifeel 516-30、Magifeel 603和Magifeel 515，金华Poje科技有限公司；手感剂、颜料膏、优登柔软助剂S-C、伊素坦光亮剂LA83N-C、拜新酪素KS-C、优登蜡E-C、优登蜡Cl-C、优登消光剂SN-C、拜登底涂50UD、拜登树脂60UD、拜登树脂10UD、拜登聚氨酯树脂DLV，德国LANXESS公司；Primal ST-

28、Primal Bottom 25A，美国ROHM＆HAAS公司；Penetant S 渗透剂，大日本油墨公司；URETHANES 1413-UR、URETHANES 1439-UR、URETHANES 1441-UR、ACRYLIC 2915-RE，上海Pielcolor福益化工有限公司；鱼油，美国ATLAS公司；甲苯（分析纯），成都科龙化工试剂；烷基磺酰胺，工业品；磺化油，浙江赞成科技有限公司；水牛皮坯、绵羊皮坯和黄牛皮坯；四川大学生物质与皮革工程系制备。

1.2 试验主要仪器

iwata W-77-2S型自动喷枪，日本岩田涂装机工业（株）；GJ-5E2 180型通过式滚筒熨平机，连云港皮革机械有限公司；皮革颜色摩擦牢度测试仪，浙江余姚轻工机械厂；BS110S电子天平，北京赛多利斯天平有限公司。试验部分

试验部分包括Poje公司系列水性PU涂饰剂的单组分的应用和Poje公司、LANXESS公司和Pielcolor公司的水性PU涂饰剂在服装革、鞋面革和沙发革涂饰中的应用以及涂饰中涂层和成品革的性能测定三方面的内容。

2.1 涂饰工艺配方

在以下涂饰配方中每种PU涂饰剂和丙烯酸树脂的用量均换算为30%的固含量来计算。

2.1.1 单组分涂层配方

颜料膏100份 水100份 水性PU涂饰剂200份

揩涂1次，充分干燥后再揩涂1次，干燥。2.1.2 服装革涂饰配方

在服装革涂饰中用的是绵羊革坯，根据服装革的成品理化指标和所用绵羊革坯的状态制定了涂饰工艺配方。

表1 服装革涂饰工艺配方

材料 水 S-C 底层树脂 KS-C E-C Cl-C 中层树脂

底层 400 100 300100

中层 300 10050100 300

顶层 4507070

操作

底层：1次，干燥。

中层：1次,干燥 熨平(60kg、70℃、2s)喷2次，干燥 摔软（60℃，顶层树脂 SN-C AKU LA83N-C 手感剂

20

120400 10

至预期效果）

顶层：1次

服装革涂饰工艺配方中Poje公司的底层树脂的组成为200份的Magifeel 515和100份的ST-28，中层树脂的组成为150份的Magifeel 516-30和150份的Magifeel 501，顶层树脂为120份的Magifeel 501；LANXESS公司的底层树脂组成为100份的ST-28和200份的10UD，中层树脂组成为150份的10UD和150份的DLV，顶层树脂为120份的50UD；Pielcolor公司的底层树脂组成为100份的2915-RE和200份的1413-UR，中层树脂组成为150份的1413-UR和150份的1439-UR，顶层树脂为120份的1439-UR。

2.1.3 鞋面革涂饰配方

在鞋面革涂饰中应用的皮坯为牛皮，根据鞋面革的成品理化指标和所用牛皮的状态制定了涂饰配方。

表2 鞋面革涂饰工艺配方

材料 水 颜料膏 E-C KS-C Cl-C 底层树脂 中层树脂 顶层树脂 0570A-FX LA83N-C 手感剂

鞋面革涂饰工艺配方中Poje科技有限公司的底层树脂的组成为100份的Magifeel 515、100

底层 400 100 100 100300

中层 400 100100 5035020

顶层 400120400 20

操作 底层：2次，熨平（120kg、80℃、3s）

中层：3次 压花（120kg、90℃、4s）摔软（60℃，至预期效果）

顶层：1次

份的Magifeel 603和100份的Magifeel 501，中层树脂的组成为200份的Magifeel 603、100份的Magifeel 516-30和50份的Magifeel 501，顶层树脂为120份的Magifeel 603；LANXESS公司的底层树脂组成为100份的50UD、100份的60UD和100份的10UD，中层树脂组成为200份的60UD、100份的50UD和50份的10UD，顶层树脂为120份的60UD；Pielcolor公司的底层树脂组成为200份的1441-UR和100份的1413-UR，中层树脂组成为50份的1413-UR、100份的1441-UR和200份的1439-UR，顶层树脂为120份的1439-UR。2.1.4 汽车沙发革涂饰配方

在汽车沙发革涂饰中应用的黄牛革坯，根据沙发革的成品理化指标和黄牛革坯的状态制 定了涂饰配方。

表3 沙发革涂饰工艺配方

材料 水 颜料膏 底层 250 100

中层 400 100

顶层 450

操作 底层：1次

熨平（120kg、80℃、3s）

SN-C S-C 底层树脂 中层树脂 顶层树脂 AKU 手感剂

500

50350

100350 10 50

中层：2次 顶层：2次

压花（120ba、90℃、4s）摔软（60℃，至预期效果）

沙发革涂饰工艺配方中金华Poje科技有限公司的底层树脂的组成为150份的Magifeel 515、200份的Magifeel 603和150份的Primal Bottom 25A，中层树脂的组成为150份的Magifeel 603、100份的Magifeel 501和100份的Primal Bottom 25A，顶层树脂为200份的Magifeel 603和150份的Magifeel 516-30；LANXESS公司的底层树脂组成为200份的50UD、150份DLV和150份的Primal Bottom 25A，中层树脂组成为150份的50UD、100份的Primal Bottom 25A和100份的DLV，顶层树脂为200份的60UD和150份的50UD；Pielcolor公司的底层树脂组成为200份的1439-UR、150份的1413-UR和150份的2915-RE，中层树脂组成为150份的1439-UR、100份的1441-UR和100份的2915-RE，顶层树脂为200份的1441-UR和150份的1439-UR。

2.2 性能的测定

性能的测定包括涂饰过程中各涂层的粘接牢度，各成品革的耐擦性和耐溶剂性三方面的内容，鞋面革还对成革的耐曲折牢度进行了检测。2.2.1 粘接牢度的测定

本文测检测涂层粘接牢度的方法是用同样的力量将长2㎝、宽1㎝的胶带粘接在各涂层上，然后用力快速揭下，根据胶带粘走涂层量的多少来判断涂层的粘接牢度。2.2.2 耐擦性的测定

涂层的耐擦性能的测试方法为：在温度20℃，湿度80%的条件下，用皮革表面颜色摩擦牢度测试仪按国家标准测试方法要求对各成革涂层的耐干湿擦进行测试，然后用灰色样卡按规定判定其等级。2.2.3 耐溶剂性的检测

将各种溶剂滴于成革涂层的表面，置于温度20℃，湿度80%的条件下，1h观察甲苯作用后涂层的变化情况，24h后观察其它溶剂作用后涂层的变化。2.2.4 耐曲折牢度的测定

将试样夹在折裂仪中进行测试，经过20000次曲折后，用六倍放大镜观察受折涂层有无变色、起毛、裂纹、起壳、掉浆、破裂等变化情况。试验结果与分析

3.1 单组分涂层的感观

表4 单组分涂层的外观和触感

外观 触感

Magifeel 501 较亮、纹路较清晰 涩、潮润、有橡胶感

Magifeel 505-20 透亮、纹路清晰 干爽、光滑

Magifeel 516-20 亮、纹路清晰 略涩、潮润

Magifeel 515 暗、纹路稍模糊 稍涩、稍潮润

Magifeel 603 亮、纹路清晰 干爽、光滑

从表4中可以得出各PU涂饰剂单组分涂层的外观和触感，根据这些性质可以将PU更好

地应用于涂饰中的，而且根据成品革的对感观要求能够更好的选择其他助剂，制定出好的工

艺配方。

3.2 涂层的粘结牢度

表5 涂层粘结牢度

革类 服装 鞋面 沙发

底层

Poje 强 强 较强

LANXESS Pielcolor 较强 较强 较强

强 较强 较强

Poje 强 强 强

中层

LANXESS Pielcolor 差 强 强

差 较强 强

Poje 强 强 强

顶层

LANXESS Pielcolor 强 强 强

强 较强 强

从表5中可以看出，Poje公司的水性PU涂饰剂在三种类型皮革的涂饰中各涂层都有好的粘结牢度，能够和LANXESS公司和Piecolor公司的同类型产品在涂饰中赋予各涂层的粘接牢度相比，说明Poje公司的几种水性PU应用于涂饰中时能赋予涂层好的粘结牢度，使革制品在使用过程中在外界环境的作用下不易脱落。从表5中还可以得知Poje公司的汽车沙发革的底层的粘结牢度不如服装革和鞋面革底层的粘结牢度强，对比三种涂饰工艺的底层配方得知，沙发革底涂中PU涂饰剂Magifeel 603的用量比较大，出现上层粘性太强，渗透性较弱，说明这种PU涂饰剂在用于底涂中时用量不易太大。

3.3 成革的耐擦性

表6 成革的耐擦性

耐干擦 耐湿擦

服装革

Poje 5.0 3.5

LANXESS Pielcolor 5.0 4.0

4.5 3.0

Poje 4.5 4.5

鞋面革

LANXESS Pielcolor 4.5 4.5

4.5 3.5

Poje 4.54.0

沙发革

LANXESS Pielcolor 4.5 4.0

4.5 4.0

从表6中可以得知Poje公司的三种类型成品革的耐干湿的性能能够同LANXESS公司和Piecolor公司的成品革的耐干湿擦性能相比，而且能满足轻工业部制定的各类型成品革的耐擦性的行业标准，说明Poje公司的水性PU能赋予成革好的耐擦性，使革制品在使用过程中与外物发生摩擦时颜料等有色物质不会从革面脱落，从而使革制品有一定的使用寿命。

3.4 成革的耐溶剂性

表7 成革的耐溶剂性

水 鱼油 烷基磺酰胺 磺化油 甲苯

服装革

Poje － － － － +++

LANXESS Pielcolor － + + － + +

－ + + － －

Poje － － － － －

鞋面革

LANXESS Pielcolor － + + － －

－ + + + + －

Poje － + + + －

沙发革

LANXESS Pielcolor － + + + －

－ + + + －

注：“－”为无明显变化，“+”为有浸润现象，“+ +”为略有溶涨现象，“+++”有明显溶涨现象。

从表7可以得知Poje公司的成革的耐溶剂性除了服装革涂层在有机溶剂甲苯的作用下有较为明显的溶涨现象外，其他各成革涂层在各溶剂的作用下没有明显的变化，能赋予成革好的耐溶剂性能，均可以与LANXESS公司和Pielcolor公司的成革的耐溶剂性相比。从Poje公司的服装革顶层的涂饰配方中可以得出水性PU涂饰剂Magifeel 501的耐有机溶剂甲苯的性能差，不适于用于顶层的涂饰中。

3.5 鞋面革的耐曲折牢度

经过20000次曲折后，Poje公司和LANXESS公司的受折涂层没有变色、起毛、裂纹、起壳、掉浆、破裂等变化情况，而Pielcolor的受折涂层较其它两个折叠纹明显，说明Poje公司的水性PU涂饰剂能赋予鞋面革涂层有优异的耐曲折牢度，能够满足轻工部制定的对鞋面革耐曲折牢度的要求。结论

由以上实验结果分析可以得出一下结论：（1）Poje系列水性PU涂饰剂应用于涂饰中赋予涂层和成革的性能能够和LANXESS

公司和Pielcolor公司同类型产品赋予涂层和成革的性能相比，能够达到轻工部制定的行业标准。

（2）Magifeel 515为高固含量的软性PU，应用于涂饰的底涂中显示优异的性能，而

且其消光性特别好，故适用于消光革涂饰的底涂中。

（3）软性PU Magifeel 501适合于服装革和手套革的涂饰中，但因其耐有机溶剂的性

能不够好，故不适于用于顶层的涂饰中。

（4）Magifeel 603为中硬PU，成膜特别薄，光泽度高，可用于苯胺革和高光泽的涂

饰中，但应用于底涂中时的用量不宜太大，否则会影响到涂层和革坏表面的粘结牢度。

（5）中软PU Magifeel 516-20和Magifeel 505-20可应用于各类型革的涂饰或涂层中，能够赋予涂层和成革优异的物化性能。

参考文献

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第二篇：水性聚氨酯简介

http://www.xiexiebang.com 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。

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1.3隔热涂料

经济的快速发展加速了建筑能耗，给社会造成了极大的能源负担和严重的环境污染，门窗(尤其是玻璃)是建筑能量最易损失环节;为了节约能源，透明隔热涂料应运而生。将涂料涂在玻璃的表面，能够形成一层透明且隔热涂膜，使玻璃在满足采光需求的同时又具备较好的隔热效果。因此对该涂料的要求是具有较高的可见光透过率和良好的隔热效果。有学者研究发现，在WPU树脂中加入纳米功能性的填料，可以制得透明性和隔热性均较好的建筑节能涂料。廖阳飞等以PUA树脂为基料，用纳米氧化铟锡(ITO)浆料为颜填料制备水性透明隔热的玻璃涂料，并制得隔热夹层玻璃。该玻璃耐辐照、耐热和耐冲击等性能好，且具有良好的隔热效果和可见光透射比，当颜基质量比为1∶4时，纳米ITO透明隔热涂料在可见光区域(380～780nm)，透射比在75%左右，遮阳系数可达0.57，隔热15℃以上。

张永进等将纳米氧化锡锑(ATO)作为颜填料应用于涂料，以WPU为成膜剂制备了ATO隔热透明涂料，并对涂层进行光学性能表征，结果表明，当颜料体积浓度(PVC)为0.081时所制得的纳米ATO透明隔热涂料所得涂层(30μm)，其可见光透射比可达86.2%，近红外区(800～2500nm)的屏蔽率可达61.3%，具有良好的隔热效果和可见光区足够的透明度。孟庆林等将纳米ATO与WPU通过一定的工艺制备出纳米隔热涂料，在常温下将之涂覆在玻璃表面制成低辐射玻璃。光学性能分析表明，其具有较好的隔热效果，6mm厚白玻璃涂覆后遮阳系数SC小于0.67，且可见光透过率较高，大于63%，并且玻璃表面光滑平整可视性好，具有良好的市场前景。

2·水性聚氨酯涂料在建筑领域的研究进展

建筑涂料目前发展方向是环保和高性能，对WPU进行改性和功能化已经成为当今重要的研究内容。

WPU的改性方法主要有共混改性、交联改性、复合改性、纳米粒子改性。共混改性可以提高WPU的耐水性、力学性能等，但树脂之间的相容性不佳，综合性能不理想;交联改性是将线性聚氨酯通过化学键的形式交联成网状结构的聚氨酯，其在很大程度上提高了WPU耐溶剂性和力学性能，但是树脂种类单一，无法发挥多种树脂共混的优越性;复合改性是利用一定的方法(共聚和接枝)将不同类型的树脂(如丙烯酸酯、有机硅、环氧树脂)复合到WPU主链上，克服各自的缺陷，在性能上达到很大的互补性，使涂膜的性能得到明显的改善，从而配制出性能优异的水性涂料;纳米粒子改性可以使WPU获得优异的性能，也是当今研究的热点，但如何使纳米粒子在聚合物基体中分散均匀而不发生团聚，怎样通过无机纳米粒子的含量、界面的作用和分散状态来优化从而得到性能更好的纳米复合材料，也是值得相关人员深入研究的。本节着重介绍了复合改性和纳米改性。

2.1复合改性

对于单一WPU，存在耐水性差、固含量低等缺陷，其在建筑领域的应用受到很大的限制。通过复合改性，可以发挥各种改性剂的优点提高WPU的各项性能。常用的改性剂有丙烯酸和环氧树脂类单体。郑绍军等利用丙烯酸类单体来改性WPU，合成了稳定的核壳型水性PUA复合乳液，使得涂膜具有良好的耐水性。李璐等采用物理共混法制备了丙烯酸乳液改性WPU涂料，研究了WPU和聚丙烯酸酯乳液种类及配比对涂膜性能的影响。性能测试表明，共混改性的涂膜性能比WPU乳液涂膜性能有明显的提高。姜守霞等研究了环氧树脂在WPU乳液中含量对性能的影响，研究发现加入环氧树脂后，产品的耐水性有明显的提高，且随着环氧树脂含量的增加，硬度也增加，粘度呈上升趋势。

以上研究表明，用丙烯酸酯类和环氧树脂类单体对WPU进行改性的复合乳液涂料，其性能适合现今建筑业对其的优质要求。

有机硅改性是最近几年发展的新兴改性方法;主要是侧基或者端基带有活性集团的聚硅氧烷，对WPU改性主要以共聚为主。安徽大学采用硅烷偶联剂KH-602改性WPU，研

http://www.xiexiebang.com 究显示硅烷偶联剂应在预聚体中和后加水乳化时加入，否则易发生凝胶，当KH-602质量分数为5.2%时，乳液稳定性和胶膜的综合性能较佳。康圆等以甲苯二异氰酸酯、聚醚二元醇(N-220)、l，4-丁二醇、二羟甲基丙酸和硅烷偶联剂(KH-550)等为主要原料，采用丙酮法合成了有机硅改性WPU乳液。结果表明，KH-550和DMPA的加料方式和用量对WPU乳液稳定性影响较大；当KH-550质量分数为5%、DMPA质量分数为3%～5%时，WPU乳液及其胶膜的综合性能较好。

魏丹等合成了一种新型的具有高交联密度和优异涂膜性能的环氧树脂和丙烯酸酯同时改性的紫外光(UV)固化WPU，通过引入质量分数为4%的环氧基团与以异氰酸酯基封端的聚氨酯预聚体之间的反应，同时通过聚氨酯链的异氰酸酯基与二元丙烯酸酯以及季戊四醇三丙烯酸酯的羟基反应引入碳碳双键，通过引发聚合，可以获得交联度非常高的涂膜，测试表明，涂膜具有优异的耐水性、耐溶剂性、力学性能和化学性能。周亭亭等将磺酸型聚酯多元醇、异佛尔酮二异氰酸酯和三羟甲基丙烷(TMP)在无有机溶剂参与的情况下进行预缩聚，以硅烷偶联剂KH-550作为改性剂，加入双官能团单体甲基丙烯酸-β-羟乙酯(HEMA)，得到含乙烯基和有机硅封端的聚氨酯作为种子乳液，然后与甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)混合单体共聚，合成了有机硅改性磺酸型聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液。热重分析表明，经有机硅和丙烯酸酯改性后，胶膜的最大热失重温度提高了20℃，X-射线衍射分析表明，胶膜的结晶度降低，有利于提高膜的韧性。力学性能测试及吸水率测试结果表明，当有机硅质量分数为19%时，胶膜的拉伸强度最高达25.03MPa，断裂伸长率为328%，此时膜的吸水率最低。

以上结果表明，对WPU进行复合改性可以改善性能缺陷，达到性能互补;目前用丙烯酸酯和环氧树脂改性的研究和应用已经相当成熟;有机硅和多元复合改性也已经成为人们的研究热点，对WPU的优化可以达到新型建筑涂料的要求。

2.2纳米改性

纳米技术是当今许多学科的研究热点，其特殊的体积、界面以及表面缺陷等效应，可以赋予其独特的光学、电学、磁学、催化以及化学等特性。采用纳米粒子对WPU进行改性，可以大幅度提高物理机械性能，隔热保温、抗菌防霉以及防火性能等，目前常用于改性的纳米粒子有纳米SiO2、纳米TiO2、纳米ZnO、纳米ATO、纳米CaCO3等，主要的处理方法有原位聚合法、插层法、直接混合法和溶胶凝胶法等;但是纳米粒子改性最大的缺点是易团聚，需要对其进行表面改性，避免用直接共混法。GaoXY等用油酸对纳米CaCO3进行改性，采用原位聚合法制备一系列WPU/纳米CaCO3复合材料，扫描电镜(SEM)观察材料断面发现改性后的纳米CaCO3在WPU中的分散良好;FT-IR检测发现纳米CaCO3质量分数为2%时，WPU化学结构变化最小;由TGA测量发现WPU的热稳定性大大提高，同时其机械性能、拉伸强度比纯WPU高得多。SooKL等采用紫外光固化制备WPU/SiO2复合材料，其中无机纳米粒子SiO2的加入，改善了WPU的机械性能和热性能，降低了材料的制作成本;研究发现这种材料具有较好的形状记忆能力。金祝年等采用内乳化法在聚氨酯主链上引入亲水基形成自乳化WPU分散体，选用多元胺作为扩链剂，选择添加l%以下的阴离子羟基硅油微乳液，以SiO2为载体基的纳米银化合物作为水性木器漆的抗菌粉，制成纳米水性环保健康涂料，使之具有较强的吸附甲醛和抗菌的作用。张冠琦等以WPU树脂为成膜物，以自制的纳米ATO分散体为功能性填料，经一定的工艺制得透明隔热涂料，将其涂覆在玻璃表面后，能形成一层透明隔热涂膜，在满足采光的需求的同时，又表现出较好的隔热效果，在建筑玻璃和汽车玻璃隔热节能领域具有较好的应用前景。罗振扬等分别将纳米氧化铝和纳米氧化铟锡加入到WPU树脂中，研究发现纳米氧化铝粒子在水性树脂具有较好的分散性，树脂固化时纳米氧化铝以层状堆叠的方式相容在聚氨酯树脂中，且能大幅度提高WPU

http://www.xiexiebang.com 乳液涂膜的耐磨性;纳米氧化铟锡改性WPU涂膜具有较高的可见透过率和较好的红外阻隔性。

纳米粒子改性WPU的技术也日益成熟，聚合物基纳米复合材料必将取代单一的聚合物，为了发挥纳米粒子最大的性能，确保纳米粒子的分散均匀性，达到与聚合物分子相容性十分重要;细乳液聚合法作为一种比较新型的方法，将会取代传统的乳液聚合。

3·总结

随着人们环保意识的增强，传统的有机挥发化合物含量高的溶剂型建筑涂料已经受到了前所未有的挑战。WPU涂料具有良好的低温成膜性，耐高温回粘性，优异的物理机械性能(如柔韧性、耐磨性)，低的VOC排放量，施涂后漆膜丰满，因此具有广阔的发展应用前景，也是目前建筑涂料领域研发的一个重点和热点。但是WPU涂料也存在着性能方面的缺陷，可以通过不同的改性的方法来改善它的缺陷和提高它的性能，从而满足人类的更高的需求。目前用丙烯酸酯、环氧树脂等复合改性研究得相当成熟，另外纳米粒子改性WPU涂料也已经成为研究的热点。总之，高性能和环保安全性将是今后建筑涂料的发展方向，而WPU涂料必将在建筑领域大放异彩。

第三篇：聚氨酯在建筑节能保温材料中应用

聚氨酯在建筑节能保温材料中应用

上海市聚氨酯产业发展促进中心总工程师 黄茂松研究员 内容摘要：

本文论述了建筑节能在国家能源政策中的地位与作用。介绍了PU硬泡保温材料应用于建筑节能的优点以及和其它有机保温材料和无机保温材料优缺点比较。介绍了TVCC火灾灾情，分析了其内因及其吸取的教训。讨论了PU硬泡和聚苯乙烯泡沫燃烧机理，从理论上阐明了两种保温材料烧燃机理的不同点，讨论了聚苯乙烯快速燃烧的原因。介绍了PU硬泡的防火性能标准，提出了需建立防火安全性能测试方法依据。讨论了建筑节能采用无机保温材料将给国家带来巨大损失的后果。

一、PU硬泡材料在外墙保温建筑节能中应用前景

（一）建筑节能是我国不可动摇的既定国策

在全球金融危机影响下，我国国民经济能否保持持续稳定的高速发展，能源问题已成为一个突出的矛盾，我国目前是世界上最大的建筑市场，我国既有建筑面积400亿m2，每年新增建筑量20亿m2，而目前我国新建筑中95%以上仍是高能耗建筑，建筑能耗已经达到全社会能耗的27%。若不采取节能措施，到2020年将有50%全国能源消耗在建筑上。据有关部门统计，我国建筑围护结构保温性能普遍较低，外墙和窗口的热导率系数为同等发达国家的3-4倍，外墙单位建筑面积耗能要高出4-5倍，我国建筑单位面积总热量为气候条件接近的发达国家高出2-5倍。由此表明我国建筑节能的潜能很大，根据建设部建筑节能的总体目标：到2010年全国城镇新建建筑实现节能50%，对既有建筑节能改造大城市完成25%，中等城市完成15%，小城市完成10%。到2020年北方和沿海经济发达地区新建筑实现节能65%。由此表明建筑节能已成为影响我国能源可持续发展战略决策的关键因素，也是我国持久的不可动摇的国策。

据有关资料报导，欧美等发达国家和建筑保温材料中约有49%采用PU材料，但在我国目前还不到10%。EPS/XPS在欧州和美国建筑节能保温材料中占有率<10%，在中国占80%。据国际板材制造商协会公布的资料表明，PU和PIR（聚异氰尿酸酯）板材在发达国家占建筑节能板材总消费量的73.8%，EPS/XPS只占20.6%。其中有机泡沫塑料板材达到了建筑节能材料消费量的94.4%。

中国塑料加工协会PU专业委员会高级顾问孟扬教授作过粗略计算，按照中国的建筑市场每年新增建筑面积20亿m2,按65%节能标准计算，年需PU保温材料为100万t/a。对400亿m2建筑能耗既有建筑每年也以20亿m2节能改造计算，每年也需100万t/aPU保温材料。

由此可见我国的建筑节能将给我国PU硬泡市场带来巨大市场空间。

（二）PU硬泡与其它保温材料优缺点比较

1、PU硬泡保温材料的主要优点（1）保温性能优越

导热系数可达到0.017-0.025w/m.k是目前有机和无机保温材料导热系收最低的一种材料。在达到同样隔热效果条件下，其使用的保温层厚度最小。计算表明：在达到同样隔热效果条件下，50毫米厚的PU硬泡，相当于80毫米厚的EPS/XPS；90毫米厚的矿物棉和760毫米厚的混凝土结构。（2）力学性能优良

喷涂PU硬泡与基层墙体表面粘结牢固，能在较宽温度范围和较高湿度条件下抵御承受风力、自重及撞击等各种负载时，PU保温层与基层不合产生起鼓而分离。尺寸稳定性小于1%，延伸率大于5%，具有一定的韧性，不易产生开裂。现象耐冲击性能优良，与其它保温材料相比具有较强的抵抗外力的能力。强度是PU硬泡最重要的力学性指标，它的大小直接决定着外墙饰面系统抗风压、抗冲击、抗应变能力，是评估外墙保温系统使用安全性能最重要、最直接的性能指标。

（3）防水性能良好

PU硬泡呈闭孔结构，闭孔率高达95%以上，具有优良的防水、隔汽性能。能阻隔水及水蒸汽渗透，使墙体保持一个良好的稳定的绝热状态，这是目前其它保温材料很难实现的。

2、PU硬泡同EPS、XPS外保温材料相比具有以下优点：

（1）保温性：PU硬泡保温性能明显优于EPX、XPS。（2）密封性：EPS和XPS有缝有空腔结构，外界空气很容易通过缝隙，空腔流通，影响保温性能。（3）抗风揭性：PU硬泡在密度35kg/m3下，抗拉强度为0.3Mpa，完全可以承受高层建筑外墙由于风的负压荷载能力。而EPS抗拉强度在干燥状况下，仅为0.1Mpa，浸水后的抗拉强度则更低，所以一般EPS不能用于高层建筑。（4）抗裂性：PU硬泡力学性能优良，尺寸变化率<1%，有一定韧性，故抗裂性好。而EPS、XPS一般要求存放40天后才能用于施工，而实际应用很难做到，因而EPS保温工程易出现裂缝，墙体透湿和返水现象。（5）防水性：PU硬泡闭孔率达95%，自结皮闭孔率100%。而EPS和XPS为空腔粘贴，水、结露水易透过裂缝及空腔渗入室内。（6）环保性：PU发泡剂可用无氟与半氟发泡，而XPS、EPS较难做到，大都采用氟利昂发泡，破坏臭氧层，造成污染大气层。（7）阻燃性：PU硬泡离火自熄碳化，EPS和XPS遇火高温下产生熔滴，易产生二次燃烧。

3、无机保温材料应用的缺点：

岩棉、玻璃棉和膨胀珍珠岩等无机保温材料存在以下缺点：（1）导热系数大（0.065~0.090w/m.k），保温性能差；（2）密度大：保温层厚度大，占地面积大；（3）材料力学性能差：材料本身呈松散结构，成型板块时需用乳化沥青做粘合剂，抗撞击强度和受压强度等整体力学性能均较差。（4）吸湿性大：此类保温材料在使用过程中易吸湿，致使导热系数大幅升高，保温性能变得更差。（5）环保性能差：此类材料含有大量有害物质，在施工和应用中对人体有害。玻璃棉遇潮后释放有毒气体，一些发达国家已禁止使用此类材料作保温材料。

二、PU硬泡外墙保温材料防火安全性能解析

（一）国内近年来发生的两次火灾案例分析

1、深圳龙岗区火灾案例

2008年9月20日深圳龙岗区文化俱乐部大厅里。演员表演节目用烟火道具枪向天花板打烟火，火花点然天花板，点燃未经阻燃处理的PU材料，引起火灾，烧伤59名，其中48名为烟雾吸入性损伤，由此在社会上对PU材料产生了负面影响，当地公安部为此作出规定，一律不准在当地使用PU泡沫作为室内装饰材料。此次火灾根本原因，采用的PU泡沫塑料，未经阻燃消烟处理，易起火，起火后产生大量浓烟，引起人员伤亡。

2、中央电视台新址北配楼电视文化中心（简称TVCC）火灾案例

2009年2月9日晚TVCC发生大火，燃烧持续时间6小时，过火而积达10万平方米，7人受伤，其中一名消防人员牺牲。TVCC共有30层，高159米，建筑面积103648平方米。主体结构为钢筋混凝土结构，外立面装修材料南北侧为玻璃幕墙；东面立面为钛锌板幕墙，幕墙外层表面保温材料为XPS（聚苯乙烯挤塑板）内层表皮保温材料为防火棉，外层表皮防水材料为三元乙丙防水膜。初步查明火灾系违规燃放烟花爆竹引燃保温材料所致。火灾沿保温材料面上下左右多个方向迅速蔓延到整个大楼。中央电视台2月13日通报专家组对火灾现场进行勘察的初步结果，称这次火灾系新中国成立以来建筑物燃烧最快的一例。

TVCC火灾案例原因分析：建筑部幕墙门窗标准化技术专家组组长龙文志教授，对此次火灾原因、教训和对策作了精辟分析。龙教授观点概括如下：

（1）火灾的内因是采用了防火性能差的XPS（聚苯乙烯挤塑板）复合板：该复合板材采用由德国进口的2毫米厚钛锌板作屋架幕墙。采用直立锁边结构的铝镁锰合金板（板厚小于1毫米）作层面防水层。钛锌板熔点4180C左右，燃放烟火的礼炮及礼花弹其燃烧温度高达17000C。燃烧的礼花一旦落在钛锌合金板上面，熔融的钛合金向下流淌，引燃下层XPS保温材料，从而形成XPS大面积闷烧，使连结一起的钛锌板产生“烟囱”效应，进而火焰迅速蔓延和积累，最终引发TVCC整体轰燃而产生轰爆效应。

（2）深刻吸取教训，防止此类案例重演：龙教授认为此次火灾燃放烟火只是外因，该建筑幕墙及屋面的XPS保温材料造就了火灾隐患存在必然性。龙文志教授特别指出：“这次不出现火灾可能在今后别的大楼使用过程中也要出现火灾，而那时的危害性要比现在严重上百倍”。TVCC火灾案例要从中深刻吸取其教训，XPS材料由于温度超过800C产生熔滴，引发燃烧后极易诱发二次燃烧，且具有极快的火焰传插速度。由此，公共建筑和超高层建筑采用此类保温材料必须慎之又慎。在美国有20多个州禁止使用聚苯乙烯泡沫用于建筑保温；在英国，18米以上建筑不允许使用EPS板薄抹灰外墙保温系统；在德国，22米以上建筑不充许使用EPS板薄材灰外墙保温体系。在欧洲许多夹心板材厂不再生产防火性能差的EPS板，许多保险公司已禁止给EPS板作保温建筑保险。同样在韩国和澳洲等地的建筑保温市场EPS和XPS泡沫也被禁止使用。

（3）建立符合中国国情的建筑外墙屋面保温防火节能体系：近年来重大恶性建筑火灾和外墙屋面火灾事故频频发生，不能机械地套用国外一些方法。龙教授认为建筑火灾和外墙防火要结合我国的实际情况出发，做到安全与节能，防火与保温并重。建立符合中国国情的建筑幕墙屋面保温防火节能体系。针对中国新时期防火、消防工作规律，突破制约外墙层面防火的关键技术，形成具有强制力的、科学性的技术标准和工程规范。

（二）PU硬泡外墙保温材料防火安全性能最新技术进展

1、上海精洽科贸公司杨宗琨教授的重大科技成果

杨教授积20多年PU硬泡防火安全性能研究经验，研制成氧指数高、火焰传播性小、烟雾小、毒性小、耐燃性好、抗火焰贯穿力强的难燃PU硬泡。其核心技术是发明了经化学结构改性的无卤阻燃聚醚多元醇，即在易燃的氨基甲酸酯分子结构中，引入了耐高温、难燃、低发烟、低毒性的环状结构化合物（异氰脲酸脂环、哑唑烷酮、芳香族环、碳化亚二胺结构）并选择了先进的无卤、膨胀性阻燃技术。研制成的板材经国家建筑工程材料监督检验中心上海建材及构件质量监督站检测，氧指数为32.7，烟密度等级SDR为61，达到了B1难燃等级。该项成果需尽快推动其实现产业化和市场化。

2、南京四环研究所朱吕民教授的重大科技成果：朱教授也研制成了一种无卤阻燃聚醚，并成功地应用于PU软泡和硬泡，已实现产业化和市场化。

亨斯迈上海研发中心与山东一家公司联合研制成了环保型双面彩钢PU夹心板，达到B1等级。韩国一山上海有限公司也研制成了PU难燃PU硬泡，经四川消防所检测达到了B1级难燃等级。

3、江苏化工研究所研制成了阻燃PU硬泡和松香油聚酯多元醇；南京康塑德公司已实现了芳香族聚酯多元醇系列化；广州朗腾PU公司已研制了阻燃PU硬泡组合料。此外跨国公司HUMTSMAN、BASF、Bayer也有多个品种的阻燃级PU硬泡。

4、我国阻燃剂、抑烟剂已有空前发展，为我国阻燃PU硬泡研发和生产基定了坚实基础。

5、中国科大、北京理工大、四川大学在高分子阻燃和火灾科学研究方面已取得了令人瞩目的成果。

（三）对PU硬泡保温材料防火安全性能的讨论

1、PU硬泡与聚苯乙烯泡沫燃烧机理分析（1）PU硬泡的燃烧机理

PU硬泡是一种交联热固性材料，燃烧机理以凝聚相燃烧为主要控制区。其燃烧过程：点火→凝聚相发生热分解反应→凝聚相表面形成碳化层→凝聚相热分解产物进入气相燃烧区→气相反应区完成燃烧反应释放大量热量。

PU硬泡燃烧机理特点是在凝聚相表面形成一个碳化层，此碳化层可有效起到阻碍燃气气相反应区热量和高温反应产物向固相的传递，对热量传递起到屏蔽作用，从而起到降低火焰的传播速率。因此对PU硬泡采取的阻燃措施，主要是降低凝聚相分解反应速率，提高碳化层的致密性和厚度，以及采用PIR（聚异氰尿酸酯结构）泡沫和化学或物理膨胀型阻燃剂以及具有阻燃分子结构的PU硬泡，均能起到提高表面碳化层的阻燃效果。

（2）聚苯乙烯（EPS/XPS）泡沫的燃烧机理

聚苯乙烯泡沫是一种热塑性材料，其燃烧机理主要以气相燃烧为主要控制区，无阻燃剂条件下，一般表面不形成碳化层。其燃烧过程：点火→固相发生热分解反应→固相分解产物直接进入气相区→气相区完成燃烧反应释放大量热量。由于聚苯乙烯燃烧过程中燃烧表面无碳化层结构，所以聚苯乙烯热释放速率一般要比PU硬泡要大。聚苯乙烯燃烧的另一个特点就是，在燃烧过程中会产生熔滴，熔滴易扩大燃烧面，导致二次燃烧，这也是聚苯乙烯火焰传递速率快的一个重要原因。TVCC火灾实情，验证了聚苯乙烯存在快速传递火焰速率的致命缺点。

2、关于PU防火安全性能阻燃等级标准

（1）GB8624-1997《建筑材料燃烧性能分级方法》规定用氧指数（着火性）、垂直（水平）燃烧法（火焰传播性）和烟密度三项指标作为衡量材料的阻燃性能标准。

按照GB8624-1977标准，PU硬泡B1级阻燃指标是：1）氧指数大于32%。2）平均燃烧时间30秒，平均燃烧高度小于250毫米。3）烟密度SDR<75。

（2）GB8624-2006标准采用燃烧热释放速率、燃烧热释放量、燃烧烟密度和燃烧产物毒性四项指标作为材料阻燃性能分级标准。把建材燃烧性能分级为A1、A2、B、C、D、E、F共7级。其中A1、A2级PU硬泡难以达到，建材用PU主要分B、C、D三种级别。

GB8624-2006 B级和C级对应于8624-1997 B1级 GB8624-2006 D级和C级对应于8624-1997 B2级

新标准申引入了SBI测试（建筑材料或制品单体燃烧实验GB/T20264）。SBI测试和以往阻燃测试最大区别是不再单独测试泡沫的阻燃能力，而是测试包括面层在内的整体燃烧与热释放速率。

（3）GB862-2006标准中增加了燃烧产物毒性一项。GB8624-2006比欧美国家对PU硬泡达到的标准要高得多，欧美国家只要达到其中二项就可以了，而我国必须四个指标全部要达到标准。这是根据中国国情出发必须制定严格的防火性能标准。

3、关于安全防火性能的测试方法

PU硬泡保温材料安全防火性能测试方法应涵盖三个方面内容：

1）建立性能化、标准化、科学试验方法：主要建在国家级、省市级消防和质量研究单位。主要任务：制定标准、质量监督、产品等级判断和防火性能研究。2）建立真实火灾模拟试验方法：主要建在国家级研究和高校单位，如国家级火灾重点实验室。主任任务：模拟材料的真实火灾下燃烧特征。与材料的防火安全性能建立相关关系，是判断防火安全性能的终裁手段。

3）建立简易、易以推广的常规测试方法：主要针对大量产品生产单位使用。作为检验产品防火安全性能的常规检测方法。

以上三种试验方法均需具有与材料真实火灾燃烧性能有较好的相关性。

4、关于PU硬泡毒性气体问题

目前国内对PU硬泡产生一种误解，认为PU硬泡燃烧后必定产生大量毒性气体，由此提出此种材料不能作为建筑的内保温和外保温材料，这种见解带有一定的偏面性。PU泡沫燃烧产物毒性气体的成分不是不可以改变的，更不是必然的，这主要取决于PU泡沫的结构，以及采取何种阻燃剂和抑烟剂，通过科学的研究方法，完全可以研制成燃烧产物烟密度小，毒性低的PU泡沫产品。在中国PU工业协会2008年第十四次年会上，日本三村成利作了“日本聚氨工业协会就火灾问题的对策——有关PU泡沫的火灾安全”报告，在报告中日本PU工业协会系统地对PU泡沫燃烧气体毒性组份组成及对老鼠作了毒性试验。得出的结论是：PU泡沫燃烧产物毒性气体组成与木材燃烧产物相近。相信日本PU工业协会是以一种负责任的态度公布其研究结果。国内相关单位应认真对待此研究结论，切勿轻易否定。

5、将建筑节能有机保温材料一律拒之门外 据悉最近国家有关部门试图作出规定：公共建筑和超高层建筑一律不准使用有机保温材料，提倡采用无机保温材料。这种片面规定，值得国家能源部和建设部深思。此种规定一旦实施将会带来以下恶果：

（1）国家建筑节能任务将付之东流：若建筑节能采用无机保温材料则无法完成50%和65%节能目标。也无法完成未来国家节能减排的艰巨任务。将会造成对国家经济和能源巨大损失。根据建筑体系围护结构传热系数的要求，要实现节能率65%，墙传热系数必须达到0.4~0.6，要达到此要求，无机保温材料难以达到必然被淘汰。

（2）采用无机保温材料是历史倒退：欧美经济发达国家建筑节能材料发展历史是无机保温材料→聚苯乙烯有机保温材料→PU有机保温材料。正由于有机保温材料在建筑节能等方面比无机材料具有综合优势，而被这些经济发达国家广泛采用。若采取这种因噎废食作法，片面认为有机保温材料防火安全性能达不到要求干脆一律加以否决，这种做法是建筑保温材料发展史上一种倒退。

（3）无机材料绝非理想选择：无机保温材料除防火性能占有一定优势外，本身存在环保性能差，吸湿性大，占地面积大，自重量大和含有危害人体毒性等缺点。从综合性能和综合经济效益评价无机保温材料并非建筑保温材料的理想选择。

三、几点看法

1、我国巨大的建筑节能市场是拉动我国未来PU发展的主要因素，也是国际跨国公司瞄准的重点目标市场。

建筑节能是国家不可动摇的既定国策。也是国家实现节能减排的一项重要举措。是确保我国国民经济持续平稳增长，人民生活水平不断提高，能源得到充分利用和保护地球环境的一项极为重要的政策。

2、PU硬泡具有优越的保温性能、优良的力学性能和防水性能，是实现国家建筑节能目标不可缺少的一种理想建筑保温材料。国外发达国家甘多年在建筑节能上成功应用，充分表明PU硬泡作为建筑节能保温材料，技术上是可行的，也是可靠的。

3、PU硬泡作为外墙保温材料，必须做到节能与安全，保温与防火两者并重，两者缺一不可。

PU硬泡用于建筑保温材料，其防火安全性能在技术是可以达到的。国内PU硬泡保温材料今后努力方向是：提供生产出符合建筑节能要求，防火安全性能达标，性价比优良的产品。并尽早实现产品产业化、市场化和系列化。

4、尽快建立符合中国国情的建筑外墙保温防火节能体系的评估办法。包括制订标准（符合科学性、合理性、可操作性）建立测试方法（符合客观性和可操作性），制订现场检测和监督管理办法等。

5、建筑节能保温材料采用无机保温材料，并将有机保温材料一律拒之门外的作法值得有关部门深思。此种作法不符合建筑节能保温材料的科学发展规律，极大地限制了有机保温材料的合理发展，严重阻碍了国家节能减排的国策实施，将对国家能源、建筑和经济造成巨大损失。

6、TVCC火灾案例有关专家已得出明确结论：TVCC火灾是建国以来建筑物火焰传播速度最快的案例，其内因是采用了具有快速火焰传播速度的XPS有机保温材料。TVCC火灾应引起国家相关部门深思。

目前我国已有高层建筑近10万幢，其中100米以上的超高层建筑几千幢，未来30年，估计我国新建高层建筑近10万幢。在公用建筑高层建筑和超高层建筑保温材料应用上，必须深刻吸取TVCC惨痛教训，防止类似恶性事故重演。

第四篇：水性涂料涂饰分项工程

控制要点：

一、材料、工具质量要求

1.涂料的型号、品牌应符合设计要求。

2.涂料要具有产品的出厂合格证及质量保证书。

3.总挥发性有机物（TVOC）要≤200（g/L)；游离甲醛的含量≤0.1（g/kg)。

4.施工工具使用前应进行安全性和适用性检查。

5.操作之后，清点整理机具，妥善保管，以便再用。

二、施工环境要求

1.施工范围内无扬尘的工作内容。

2.室内无积水，空气相对湿度在65%±5%以内，温度5℃以上，以保证水性涂料施工的质量。

3.已完成的结构墙面、天棚平整度在室内水性涂料涂饰施工允许的误差范围内。

4.建筑墙面、天棚内各种设备管线、桥架安装结束，照明灯孔已预留，其他相关的作业不妨碍室内水性涂料涂饰施工。

三、施工操作要求

1.基层处理

混凝土面-白灰墙面-木板面

2.水性涂料调制

3.封闭底层

腻子干燥后，应用水性涂料配套底漆进行底层封闭，增加最终完成面的这概率。

4水性涂料涂刷

四、产品质量要求

1.水性涂料涂饰工程所用涂料的品种、型号和性能应符合设计要求。

2.水性涂料涂饰工程的颜色、图案应符合设计要求。

五、产品保护要求

1.水性涂料涂刷前，施工现场一定要清理干净，不得有粉尘扬起，以免污染饰面。

2.冬季施工，一定要确保施工现场在5℃以上，防止涂层受冻遭受破坏。

3.涂刷面周围的饰面一定要用报纸等物件保护，防止涂料污染其他饰面。

4.涂刷前，应对已完成的地面面层进行保护，严禁落地涂料造成地面污染。

第五篇：水性聚氨酯胶粘剂的改性研究

水性聚氨酯胶粘剂的改性研究

水性聚氨酯胶黏剂是指将聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶黏剂，与溶剂型相比具有无溶剂、无污染、成膜性好、粘接力强、和其他聚合物尤其是乳液型聚合物易掺混有利于改性等优点。水性聚氨酯胶粘剂的粘接原理为：溶剂型或无溶剂单组分、双组分聚氨酯胶粘剂可充分利用-NCO基团的反应，在粘接固化过程中增强粘接性能；而大多数水性聚氨酯胶粘剂中不含-NCO基团，因而主要是靠分子内极性基团产生内聚力和粘附力进行固化；另外，水性PU含有羧基、羟基等基团，适宜条件下可参与反应，使胶粘剂产生交联，从而提高粘接力。

从90年代开始，水性聚氨酯胶黏剂已逐渐在汽车内饰物粘接、厨房用品制造、复合薄膜制造、鞋底鞋帮粘接以及服装加工等方面得到广泛应用。进入21世纪以来，PU的应用领域不断拓宽，特别是世界范围内日益高涨的环保要求，更加快了水性聚氨酯工业的发展步伐。经过几十年的发展，PU产品在汽车涂料、胶粘剂等领域已接近或达到溶剂型产品水平，原料生产实现了规模化。

近年来环境保护的压力迫使一些传统产品逐渐淡出市场，而水性高固含量和粉末产品等逐渐成为主流产品。水性聚氨酯胶粘剂以其独特的优异性能，正面临前所未有的发展机遇，需求量正以16%～30%的速度增长，是其他胶粘剂产品增长速度的两倍以上，并且向着高性能、功能化和进一步扩大应用领域的方向发展。国内水性聚氨酯胶粘剂的研究侧重于改性研究，改性后的水性聚氨酯胶粘剂在特定方面具备特定的性能在不同的应用环境中可发挥出不同的优势作用。那么，水性聚氨酯胶粘剂的改性研究可以从哪些方面入手呢？对此，洛阳天江化工新材料有限公司为我们提供了以下几种研究方向：

一、提高水性聚氨酯胶粘剂的固含量

普通合成工艺制得的水性聚氨酯产品的固含量多为20%～40%，这样会增加运输费用和干燥时间，同时影响粘接性，设法将固体分提高到50%以上是国内外研究的课题之一。洛阳天江化工新材料有限公司经反复实验得出了如下结论：采用分子中既含有端羟基又含有磺酸基的聚氧化烷撑和聚酯二醇作为合成水性聚氨酯的原料，使得聚合物中的亲水基团进行自乳化，能够显著提高乳液的稳定性。

二、提高水性聚氨酯胶粘剂的成膜性能

一方面，水的蒸发潜热高，干燥比较迟缓；另一方面，水的表面张力大，对粘附的基材特别是对低表面能或疏水性的基材润湿性差，难于赋予充分的粘接性。因此，加热干燥固化时，乳液粒子间不易得到连续的涂膜层。通常的办法是加入少量的溶剂如丙酮、甲苯等，但它们的沸点低，有毒且有着火的危险，对此，洛阳天江化工新材料有限公司给出的改进方法是：可以加入高沸点的氮甲基呲咯烷酮以降低着火的可能性。

三、水性聚氨酯胶粘剂的高性能化

随着人们对产品性能的要求提高，水性聚氨酯粘合剂的高性能化也是其今后发展的重要方向，洛阳天江化工新材料有限公司指出，水性聚氨酯粘合剂的高性能化可通过以下几方面得以实现：

1、调整原料

（1）调整原料的亲水成分

亲水成分(羧基、磺酸基团、季胺的氮原子等)在树脂固体成分中所占的质量分数越大，则预聚体即固体树脂的亲水性程度越大，越易得到颗粒极其细微的乳液。当原料中亲水成分的含量达到某一程度时，树脂完全溶于水，形成水溶液；亲水成分越多，乳液粒径越小，对贮存稳定越有利，但却不利于胶膜的耐水性。因此，洛阳天江化工新材料有限公司建议：在兼顾乳液稳定的前提下，控制亲水基团的含量尽可能低，或提高聚酯本身的耐水性，以长链二元酸及二元醇为原料（如己二酸等），将有支链的二元醇或新戊二醇作为原料也可提高聚酯的耐水性；除此之外，聚醚的耐水解性好，有时也可以与聚酯并用。另外，向聚氨酯分子链中引入表面能低的硅氧烷链段或功能性氟单体，可以增强水性聚氨酯的疏水性和耐玷污性。

（2）调整预聚体的分子量

乳化前预聚体的分子量小，粘度低，有利于其在水中的剪切分散。含羟基原料的羟基与二异氰酸酯的异氰酸酯基团的摩尔比-NCO/-OH影响预聚体的粘度及制品的性能。一般说来，-NCO/-OH越大，预聚体的粘度就越小，乳化时因水扩链或胺扩链而形成的脲键就越多，从而致使胶膜变硬，模量升高。

（3）调整多元醇的分子量

多元醇的分子量越大，所制成水性聚氨酯的胶膜越软；反之，分子量越小及官能团越多，所制成水性聚氨酯的胶膜越硬，耐水性越好。

2、热处理

虽然大多数水性聚氨酯产品可室温干燥固化，但通过适当的热处理，可提高胶膜的强度和耐水性。洛阳天江化工的专家为我们讲解了其中的原理：热处理一方面能使热塑性聚氨酯的分子链段排列紧密，羟基和脲基、胺基进行反应而产生一定程度的支化和交联，从而提高内聚力和粘接强度；另一方面可使可交联型聚氨酯基团之间发生化学反应，形成交联结构，从而提高材料的耐水性以及耐热性。

3、与其他聚合物共聚或共混

在经过pH值调节或经过相容稳定处理后，可将水性聚氨酯与其他水性树脂如丙烯酸乳液、氯丁胶乳等共混，组成新的水性胶。其中最重要的是水性聚氨酯改性丙烯酸酯，称为“第三代水性聚氨酯”，它结合了聚氨酯突出的力学性能与丙烯酸树脂较好的耐水性及耐化学品等性能，使材料的综合性能得到了很大程度的提高。洛阳天江化工新材料有限公司对目前所采用的主要途径做出了总结，即在适当条件下，实施PU、PA树脂共混、共聚或接枝。

此外，水性聚氨酯还可作为“种子聚合物”并作为高分子乳化剂，加入醋酸乙烯、丙烯酸酯、苯乙烯等不饱和单体，以过硫酸盐或烷基氢过氧化物为引发剂，进行乳液聚合，从而得到性能优良的水性树脂。

4、交联

交联是提高水性聚氨酯性能，尤其是提高湿粘接强度和耐溶剂性能的重要途径，通常分为内交联和外交联。

（1）内交联

内交联是通过采用三官能团的聚醚或聚酯多元醇或异氰酸酯作为原料以及选用二乙烯三胺、三乙烯四胺等作为扩链剂，从而制得部分支化和交联的聚氨酯乳液的一种途径。有的水性聚氨酯含可反应的官能团，如在聚氨酯分子结构中通过含环氧基多元醇组分引入环氧基团，经热处理形成交联的胶膜。

内交联的缺点是会产生高粘度的预聚体，从而导致乳化困难，有可能得不到粒径细微的稳定乳液。对此，天江化工的专家给出的建议是：严格控制支化和交联度，否则在乳化预聚体时可能产生凝胶。

（2）外交联

外交联相当于双组分体系，即在使用前添加交联剂组分于水性聚氨酯主剂中，在成膜的过程中或成膜后加热产生化学反应，从而形成交联的胶膜；不是采用-NCO基团的交联点，而是靠线型聚氨酯水分散体中的羟基、羧基、胺基、氨基甲酸酯基及酰胺脲上的活泼氢，分别与各种交联剂进行化学反应，实现交联固化的反应。与内交联相比，外交联所得乳液的性能好，并且可根据不同交联剂品种及用量来调节胶膜的性能，但其缺点是操作不方便。

四、提高水性聚氨酯胶粘剂的初粘性

水性聚氨酯胶粘剂的初粘性较低也是阻碍其广泛使用的原因之一。洛阳天江化工新材料有限公司通过多次实验得出，改进初粘性的方法除了加入增稠剂之外，还能够通过合成环氧树脂—水性聚氨酯体系，从而使水性聚氨酯胶粘剂具有良好的初粘性，并且明显改善了其耐水性、耐溶剂、耐热蠕变以及附着性能。