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【新闻】水性聚氨酯涂料在建筑领域应用及研究进展五大连池

发布时间:2020-10-19 05:48:52 阅读: 来源:全自动油炸机厂家

摘要:介绍了水性聚氨酯作为建筑涂料在地坪、外墙、建筑防水和玻璃隔热等建筑领域的应用进展。综述了水性聚氨酯复合改性、纳米粒子改性等几种常用的改性方法的特点和研究进展。

关键词:水性聚氨酯;建筑涂料;应用;进展

中图分类号:TQ63 文献标识码:A 文章编号:1005-1902(2013)03-0001-05

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[1-2],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[3]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[4]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外墙涂料

外墙涂料是与外界大气环境直接接触的,需要经受气候、雨水、紫外线等的挑战,因此需要具备优异的耐候性、耐酸雨、耐沾污以及易清洗等性能,WPU涂料特别是交联型聚氨酯水分散体、封闭型聚氨酯水分散体以及聚氨酯改性丙烯酸树脂水性体系综合性能良好并应用于外墙领域。XuHP,等[5]采用异佛尔酮二异氰酸酯、聚酯多元醇、二羟甲基丙酸、羟乙基甲基丙烯酸酯、丙烯酸丁酯(BA)和苯乙烯(St)制备了WPU-丙烯酸酯(PUA)复合材料。通过傅里叶变换红外光谱,紫外可见分光光度法和差示扫描量热法等仪器观察其结构、光学透明性以及热性能,结果表明,BA/St的质量比为30/70时,复合膜具有优良的耐水、耐碱性,可以作为建筑外墙涂料使用。杜洪利[6]以水性聚氨酯树脂为基料,沉淀硫酸钡、金红石型钛白粉以及云母粉(800目)为颜填料,用水为分散介质并结合纳米分散技术进行改性,制备了一种性能更为优越的新型建筑外墙涂料,其450h不起泡、不剥落、无裂纹粉化≤1级、无变色≤1级,耐沾污性(5次)≤15%,优于建筑行业标准中规定的“耐沾污性(5次)<30%的标准”,该涂料具有超常的耐沾污性能。

1.3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[7]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[8]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[9]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。

1.4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[10]。廖阳飞,等[11]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。

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