水性聚氨酯涂料是以水為分散介質(zhì)的涂料，對環(huán)境無污染、不易著火和中毒、節(jié)省資源和能源的涂料，因此受到用戶的普遍歡迎，已在汽車、家具、建筑等工業(yè)部門獲得實際應(yīng)用。關(guān)于水性聚氨酯的分類、制備方法以及性質(zhì)等參看本書第12章。

6.11.1 水性聚氨酯涂料類型

水性聚氨酯涂料有聚氨酯乳液、聚氨酯分散體以及水溶性聚氨酯，根據(jù)結(jié)構(gòu)、原料、用量以及合成方法的不同，可制得從乳液到水溶性的多種水性聚氨酯涂料，各類型水性聚氨酯涂料的特性見表6-27。

     表6-27 各類型水性聚氨酯涂料的特性

6.11.2   水溶性聚氨酯涂料

水溶性樹脂涂料的應(yīng)用始于20世紀(jì)60年代初。制備水溶性樹脂的關(guān)鍵在于將各種親水性基團引入樹脂骨架中，使樹脂中所含的親水性基團和疏水性基團達到平衡并略占優(yōu)勢，從而使樹脂獲得水溶性。按照這一原理，目前已制得非離子型、陰離子型、陽離子型和兩性離子型四大類水溶性樹脂。

6.11.2.1 聚氨酯陽極電泳涂料

陽極電泳涂料都是帶陰離子的水溶性涂料，它所用的樹脂幾乎全是帶羥基的陰離子型酸性樹脂，用堿中和而成水溶性的，以水溶性聚氨酯樹脂改性環(huán)氧樹脂為基料，均可制得聚氨酯陽極電泳涂料。

首先制備以干性油和中干性油為基礎(chǔ)的順酐化油，其酸值為140~160mgKOH/g，粘度為30s（60%二甲基甲酰胺的溶液，用B2-4粘度杯測定），在130℃用二異氰酸酯和過量的二元醇反應(yīng)，直至二異氰酸酯完全反應(yīng)為止(大約需1h左右)，制得含有氨基甲酸值鍵的多元醇。將這種多元醇和順桿化油在145℃反應(yīng)，直至酸值降低到55mgKOH/g時，降溫到80℃，用三異胺中和pH值為7.4~7.5，這樣便可制得固含量為55%的聚氨酯醇酸樹脂水溶液（含有部分乙二醇丁醚）,電沉積的條件是15V2min，所得涂料150℃烘烤30min.

應(yīng)用封閉型異氰酸酯和三羥甲基丙烷改性的順酐化油以及水溶性丙烯酸樹脂等，可制成多種陽極電泳涂料。

6.11.2.2 聚氨酯陰極電泳涂料

陰極電泳涂料都是帶陽離子的水溶性涂料，在水中是帶正電荷的，制備這種樹脂的關(guān)鍵就是把COO轉(zhuǎn)換成含氮的陽離子。通常采用含（叔）胺基的二元醇或含（叔）胺基的二胺作為擴鏈劑，將叔胺基引入聚氨酯樹脂中，然后用烷基化試劑胺化或用適當(dāng)?shù)乃豳|(zhì)子化，以使其聚合物骨架含有能離解成陽離子的基團，以制得不同類型的聚氨酯陰極電泳涂料。

利用環(huán)氧基和叔胺、含封閉異氰酸酯的叔胺、丙烯酸烯丙基酯、二甲基乙醇胺以及二異氰酸酯的加成物等，均可使含氧基的聚合物季胺化，在其形成的相應(yīng)的鏈節(jié)中以NR形式存在的氮含量應(yīng)超過20%，以便獲得良好的水溶性。又如用二聚亞油酸與二乙烯三胺的縮合物，醚化鄰磺酰苯酰亞胺和TDI的加成物或預(yù)聚體相反應(yīng)，殘余異氰酸酯用乙醇封閉，加入少許醋酸酸化，使其獲得滿意的水溶性，加入鍶黃調(diào)勻后，即可同時進行電泳涂裝，其涂膜具有優(yōu)異的耐腐蝕性能。

聚氨酯電泳涂料其綜合性能優(yōu)異，受到各國涂料行業(yè)的普遍關(guān)注，尤其是聚氨酸陰極電泳涂料在汽車工業(yè)中的成功應(yīng)用，更引人注目。

6.11.3 水性與溶劑涂料物性比較

水性聚氨酯的圖料品種不斷發(fā)展，以前熱塑性水性聚氨酯涂料的物性比溶劑性聚氨酯涂料要差，特別是耐溶劑性。目前制備成功交聯(lián)劑的水性聚氨酯涂料其物性與耐溶劑性卻接近溶劑型聚氨酯涂料，它們之間的物性比較見表6-28.

表6-28交聯(lián)型與熱塑型聚氨酯乳液與溶劑型聚氨酯膠膜的性能比較[7