单组份聚氨酯涂料成分，配方设计原理及生产工艺
导读：本文详细介绍了单组份聚氨酯涂料的研究背景，技术，参考配方等，本文中的配方数据经过修改，如需更详细资料，可咨询我们的技术工程师。 聚氨酯又称聚氨基甲酸酯，在涂料方面是目前综合性能较好的品种之一，已获得了广泛的应用。禾川化学专业从事单组份聚氨酯涂料成分分析、配方还原、研发外包服务，为涂料相关企业提供一整套配方技术解决方案。 一．背景
聚氨酯又称聚氨基甲酸酯，分子结构中含有相当数量的氨基甲酸酯以及脲、醚、酯等基团，具有耐磨、耐油、耐酸碱、耐水以及耐化学药品等优异性能。聚氨酯广泛应用于胶粘剂、涂料、弹性体、泡沫塑料等诸多领域。在涂料方面是目前综合性能较好的品种之一，已获得了广泛的应用；其中单组分聚氨酯防水涂料具有不易挥发、利于环保、生产简单及使用方便等特点，其市场需求量日益增多.聚氨酯树脂涂料防水和力学性能优异，固化后涂膜具有耐磨性、耐腐蚀性、耐候性良好以及硬度大、弹性高等优点，因此在交通、建筑、家用电器、仪器仪表、木器家俱、涂料、胶粘剂、弹性体、泡沫材料、皮革制品、金属及塑料制品等多个领域得到了广泛的应用。聚氨酯树脂涂料可分为双组分与单组分两种，单组分聚氨酯涂料则省去了施工前的配料工序，不会发生计量差错，使用操作简便。
禾川化学是一家专业从事精细化学品以及高分子分析、研发的公司，具有丰富的分析研发经验，经过多年的技术积累，可以运用尖端的科学仪器、完善的标准图谱库、强大原材料库，彻底解决众多化工企业生产研发过程中遇到的难题，利用其八大服务优势，最终实现企业产品性能改进及新产品研发。
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二．单组份聚氨酯涂料配方技术
2.1单组份聚氨酯涂料影响因素 2.1.1预聚反应温度和时间
理论上预聚体反应温度超过100℃时，体系中会有脲键生成，改变预聚体的结构，最终影响产品质量。
在80℃下预聚反应1.5 h所测的-NCO含量基本与理论值吻合，延长反应时间-NCO含量趋于稳定。在70℃下预聚时，温度低，反应不完全，体系的流动性好，表观黏度小，-NCO含量高于理论值，即使反应2.5 h也达不到反应终点；在90℃下反应，温度高，-NCO基团活性大，反应生成的-NHCOO-部分可进一步与未反应的-NCO生成脲，使-NCO含量明低于理论值，体系的黏度也比80℃时的大。预聚温度控制在(80-+5)℃，反应1.5～2.0 h。
2.1.2聚醚
用于单组分聚氨酯防水涂料的聚醚多元醇可以是单一官能度或不同官能度的聚醚复合。为保证涂膜具有优异的强度和弹性，在合成预聚体时采用二官能度聚醚和三官能度聚醚按一定质量比复合。
相关数据表明，随着复合醚中N220比例的增大，涂膜的拉伸强度下降，伸长率增大，硬度有稍微的下降。原因是当二官能度的聚醚多元醇的比例较小时，制得的聚氨酯固化后，涂膜中交联网络密度较高，抗拉强度高，但脆性大，易断
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裂；随着二官能度的聚醚多元醇的比例增大，涂膜中交联网络密度较低，柔韧性好、伸长率提高。试验中t/(N220):n(N330)取(3.5:1.0)-(4.0:1.0)，所制得的聚合物中化学交联点的数量适宜，涂膜具有较为理想的拉伸强度、伸长率和硬度等性能。
2.1.3 -NCO含量
预聚体中-NCO含量(质量分数)对涂膜的机械性能有较大的影响，通过改变预聚体中-NCO的含量，可以对聚氨酯涂膜的物理性能进行调节。随着预聚体中-NCO含量的增加，试样的拉伸强度、硬度增大，而伸长率则减小。这说明随着预聚体中-NCO含量的增加，预聚体中的刚性链段增加，极性基团增多，易于形成氢键，涂膜后交联密度增大，试样较硬、较脆，不耐冲击，拉伸强度则比较大。但在-NCO含量增大的同时，预聚体的分子链长度相对缩短，分子量减小，而且刚性基团的增加限制了分子链在拉伸过程中的运动，使得涂膜的伸长率减小。试验中预聚体中的-NCO含量宜控制在4%左右。
2.1.4增塑剂
增塑剂可以改善体系中各组分的相容性；调节固化物的物理性能，如拉伸强度、低温柔韧性、延伸率、硬度等；还可以用于降低体系的黏度，使其保持良好的流动性。本试验选用光稳定性好、挥发性小、对-NCO基团稳定且与聚氨酯相容性好的邻苯二甲酸二辛酯(DOP)作为单组分聚氨酯防水涂料的增塑剂。
2.1.5催化剂
聚氨酯反应常用的催化剂有：有机叔胺和金属有机化合物。有机叔胺类催化剂能促进异氰酸酯与水反应放出二氧化碳，金属类催化剂对异氰酸酯与醇类反应有特效。
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2.1.6水分
单组分聚氨酯固化成膜的过程是含-NCO端基的预聚体与空气或者基材中的潮气（水）进行反应。水在这里起到固化剂的作用，操作过程的关键是消除-NCO基团与水反应生成的CO2,使固化物成为致密的涂膜。
三．聚氨酯涂料配方参考 3.1单组份聚氨酯涂料参考配方
成分 水性聚氨酯乳液
钛白粉 碳酸钙 PH调节剂 防霉剂 有机硅消泡剂
流平剂 去离子水
3.2水分散聚氨酯涂料参考配方 3.2.1氨基甲酸酯预聚物
成分 聚丙二醇 甲苯二异氰酸酯
质量份 980-1000 300-350
成分说明 相对分子量1000
质量份 40-45 10-15 10-15 0-1 0-1 0-0.5 0-1 余量
成分说明
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3.2.2水溶性聚氨酯
成分 聚丙二醇 己二酸 二羟甲基丙酸 钛酸四异丙基酯
丙酮 甲苯二异氰酸酯
乙二胺 三乙胺 去离子水
3.2.3聚氨酯水分散涂料
成分
氨基甲酸酯预聚物 水溶性聚氨酯 水溶性聚氨酯
质量份 750-800 960-1000 260-280
成分说明
含乙二胺35份
质量份 480-500 140-150 130-135 0-1 380-390 170-180 55-60 95-100 3700-3800
成分说明
通过对化工产品的配方分析还原，有利于企业了解现有技术的发展水平，实现知己知彼；有利于在现有产品上进行自主创新，获得知识产权；有利于在生产过程中发现问题、解决问题。通过对化工产品的配方改进，配方研发，可以加快企业产品更新换代的速度，提升市场竞争力，因此，对于化工产品的分析、研发已变得刻不容缓！
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