水性聚氨酯特性及目前存在的问题

      水性聚氨酯（WPU）分子结构主链中含有氨基甲酸酯链节，它以水为介质，比溶剂型聚氨酯(PU）制备、使用安全，有机挥发物（VOC）低，无着火危险。WPU 中的异氰酸酯基团耗用殆尽，几乎无游离异氰酸酯存在，大幅度提高了使用安全性，属环保型制品，且适用于易被有机溶剂侵蚀的基材。理论上其制备成本应低于溶剂型，但因目前国内生产 WPU 时常加有丙酮等溶剂，既危险又不能达到低成本生产目的，产品性能尚不尽如人意，未能被用户完全认可接纳。因此，在我国如何将该科研成果转化为生产力尚有待进一步深入研发。

      目前我国水性聚氨酯生产和使用上存在的主要问题大致有以下几方面：

①制备过程中合成的 PU预聚物（或称低聚物）黏度偏大，将其分散于水之前，必需用溶剂降黏，分散扩链后又需将溶剂蒸除。这不仅使生产工艺复杂化，且提高了生产成本和不安全性。又因溶剂未能完全蒸除，故不能保证下游应用制品如塑料复合膜食品包装袋的安全性。

②由于水性聚氨酯介质水的表面张力大，约为 7.3×10 –2 N/m，为通常有机溶剂的 3 倍，致使WPU 涂敷成膜过程中在基体表面润湿性欠佳，铺展性差 ( 因表面张力小的液体才能很好地润湿表面张力相对大的基体表面 )；或被多孔性基材吸收快速干燥，不易得到连续性的胶层，影响涂膜质量和黏结性；对非极性基材的润湿性更差。

③水的蒸发潜热高，1 g 水在 37 ℃时完全蒸发需要吸收 2 402 J（574 cal）热量，干燥滞缓，耗能。

④国内生产的水性聚氨酯固含量低，含有大量水，设备利用率低，运输、贮存成本高，且易受冻。

⑤基料分子内部具有亲水基团，耐水性不理想。

⑥国内生产的产品质量欠佳，批间稳定性差等。中国大陆生产的水性聚氨酯产品现多数用作涂料，作为胶黏剂用量有限。自 21 世纪以来，水性聚氨酯胶黏剂的研究工作取得长足进展，很多问题均有所突破，主要从采用适当助剂以及改善合成工艺着手。现所用原料、助剂的供应比较充足，可供选择的品类较多。这些均有利于 WPU 胶黏剂的产业化和市场化。改善水性聚氨酯胶黏剂品质的措施较多。