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水性聚氨酯(WPU)是一類可在水中分散溶脹的聚合物,因其中的揮發(fā)性有機(jī)物含量低,在工業(yè)水性漆、建筑涂料、水性膠黏劑等領(lǐng)域有很大的發(fā)展和應(yīng)用空間。
WPU不但保留了傳統(tǒng)的溶劑型聚氨酯優(yōu)良性能,如良好的柔韌性、耐低溫性和耐疲勞性等,而且還具有環(huán)保、節(jié)能、安全可靠、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。
近5年來(lái),世界水性聚氨酯分散體(PUD)消費(fèi)保持6.3%以上的年均增速,約為全球GDP增速的2倍,而2005年我國(guó)的PUD消費(fèi)量達(dá)到4.1萬(wàn)噸,2006年達(dá)到5.5萬(wàn)噸,2007年突破7.0萬(wàn)噸,近3年我國(guó)PUD消費(fèi)量年均增長(zhǎng)率超過(guò)15%。
隨著各國(guó)對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物及有毒物質(zhì)使用限制越來(lái)越嚴(yán)格,水性聚氨酯因具有環(huán)境友好的特點(diǎn),將具有巨大的市場(chǎng)空間。
水性聚氨酯涂料的發(fā)展歷程
聚氨酯從20世紀(jì)30年代開(kāi)始發(fā)展,而在40年代才有少量水性聚氨酯的研究,如1943年德國(guó)化學(xué)家Schlack在乳化劑及保護(hù)膠體存在下,將二異氰酸酯在水中乳化首次成功制備出聚氨酯乳液。
1953年DuPont公司的研究人員將二異氰酸酯基團(tuán)聚氨酯預(yù)聚體的甲苯溶液分散于水,用二元胺擴(kuò)鏈,合成了水性聚氨酯。但是當(dāng)時(shí)聚氨酯材料科學(xué)剛剛起步,水性聚氨酯還未受到重視,直至1967年才首次工業(yè)化,1972年拜耳公司正式將聚氨酯水分散體作為皮革涂料進(jìn)行大批量生產(chǎn)。
20世紀(jì)七八十年代,美、德、日等國(guó)的一些水性聚氨酯產(chǎn)品已從試制階段發(fā)展為實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用,一些公司有多種牌號(hào)的水性聚氨酯產(chǎn)品供應(yīng),如德國(guó)Bayer公司的DispercollKA等系列、美國(guó)Wyandotte化學(xué)公司的X及E等系列、日本光洋產(chǎn)業(yè)公司的水性乙烯基聚氨酯膠黏劑KR系列等等。
自20世紀(jì)90年代后期,水性聚氨酯的應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)始不斷拓寬,在pvc黏結(jié)、汽車內(nèi)飾件、涂層、涂料等方面都有一定的工業(yè)化應(yīng)用。
我國(guó)從1972年開(kāi)始研究水性聚氨酯,20世紀(jì)90年代,安徽大學(xué)、丹東輕化工研究院、成都科技大學(xué)(現(xiàn)四川大學(xué)分部)等的PUD技術(shù)成果都先后被轉(zhuǎn)化。
目前,我國(guó)已有不少領(lǐng)域應(yīng)用水性聚氨酯產(chǎn)品,但其中許多高檔產(chǎn)品仍然不能自給,因此自主研發(fā)高性能水性聚氨酯就成為國(guó)內(nèi)聚氨酯領(lǐng)域最熱門(mén)的方向之一。