水性聚氨酯涂料将聚氨酯涂膜的硬度高、附着力强、耐腐蚀、耐溶剂性好等优点与水性涂料的低VOC含量相结合，符合发展涂料工业的“三前提”（资源，能源，无污染）及“四Ｅ原则”（经济，效率，生态，能源）。然而，一般的聚氨酯乳液的自增稠性差、固含量低、乳胶膜的耐水性差等，为了更好的提高水性聚氨酯涂料的综合性能，扩大应用范围，需对WPU乳液进行适当的改性。本文主要介绍了环氧树脂改性、聚硅氧烷和丙烯酸复合改性、纳米改性等水性聚氨酯涂料的研究；并指出水性聚氨酯涂料的改性势在必行，正逐步成为涂料行业中的一条重要支柱。
一、水性聚氨酯涂料改性技术
通过在聚氨酯分子链上引入其他化学组分进行改性，能获得比物理共混更佳的性能效果，是当前水性聚氨酯开发的方向。
常用的改性方法介绍如下：
（一）环氧树脂改性
环氧树脂具有许多优良的性能,如种类多、易固化、机械强度高、粘附力强、成型收缩率低、化学稳定性好、电绝缘性好、高模量、高强度等特点。通过环氧树脂和聚氨酯接枝反应，可将支化点引入聚氨酯主链，使之形成部分网状结构，制得环氧改性聚氨酯乳液，用其配制水性环氧改性聚氨酯涂料，可以提高力学性能、耐热性能和漆膜附着力。郑淑琴等合成了环氧树脂E-44改性的水性聚氨酯乳液外观和稳定性较好,且耐水性和耐热性都得到较大改善。
（二）有机硅改性
有机硅聚合物的两个最显著的特点是耐氧化性和低的表面能。用有机硅改性聚氨酯可以综合二者的优异性能，弥补水性聚氨酯耐水解性稍差的缺陷，使改性的水性聚氨酯涂料表现出良好的憎水性、表面富集性、低温柔顺性和优良的生物相容性等。李密转等通过在封端型水性聚氨酯中引入有机硅单体，合成了有机硅水性聚氨酯，其吸水性能为17.1%左右，耐水性得到很大提高。
（三）聚丙烯酸酯改性
聚氨酯乳液和聚丙烯酸乳液同其溶剂型产品相比，具有价廉、安全、不燃、无毒、不污染环境等优点。纯PA乳液存在耐磨性、耐水性和耐化学品性差的缺陷；单一的PU乳液也存在一些不足，如稳定性、自增稠性和膜的保光性，应用受到限制。而PUA复合乳液兼备二者的优点，具有耐磨、耐腐蚀和光亮，柔软有弹性、耐水性和机械力学性能好，耐候性佳等特性，因此被誉为“第三代水性聚氨酯”，成为当今涂料的一个发展趋势]。
（四）有机硅-丙烯酸酯双改性水性聚氨酯
将聚氨酯-丙烯酸酯-有机硅氧烷三元结合起来，制备水性涂料，它综合了丙烯酸酯、聚氨酯、有机硅三种树脂材料的优点，而且以水作分散介质符合了环保的要求。三者有机地结合在一起,根据不同用途的要求、发挥其协同作用的优势,可以做成有皂或无皂乳液,用作纺织品的涂层剂和皮革涂饰剂。王海虹等采用乳液聚合的方法，制备了具有核-壳型结构的有机硅改性丙烯酸聚氨酯乳液，结果表明，经有机硅改性的丙烯酸聚氨酯乳液，在附着力、稳定性、硬度、光泽等方面有显著上升。
（五）纳米材料改性
纳米材料具有表面效应、小尺寸效应、光学效应、量子尺寸效应等特殊性质，可以使材料获得新的功能。建筑外墙涂料中添加适量纳米SiO2，可将乳胶漆的耐候性提高到一个新的等级，同时还使耐老化性能有很大的提高。实际应用表明，在建筑内外墙涂料中添加少量的纳米SiO2后，涂料抗紫外线防老化试验性能可由原来的250h提高到600h以上，耐擦洗提高十倍以上，干燥时间大幅度降低，而且原料存在的悬浮性稳定性差、触变性差、光洁度不高等问题也得到很好的解决。Hsu-ChiangKuan等[13]合成了一种纳米碳管/水性聚氨酯纳米复合材料，这种水性聚氨酯乳液储存稳定，胶膜的热稳定性提高了26℃，拉伸强度提高了370%，拉伸模量提高了170.6%。
（六）植物油改性水性聚氨酯
植物油是一种可再生资源，用植物油制备水性聚氨酯可以进一步体现环保意识，周应萍等用植物油合成的常温交联水性聚氨酯树脂涂料不仅具有较好的耐侯性,同时还具有水性涂料无污染的优点,是一种环境友好型涂料,既可作为水性内外墙涂料,也可作为木器装饰涂料及织物印染涂料。邱维等以气干性植物油为基本原料,对其进行改性处理后将其植入半封端的PU分子链中,制得自乳化型单组分水性PU，该产品乳液稳定性好，漆膜力学性能优良。
二、水性聚氨酯的应用
最初的水性聚氨酯主要应用于纤维和皮革处理剂。随着性能的不断改善，应用范围也越来越广，包括涂料、胶粘剂、处理剂、乳液聚合物高分子乳剂等。
（一）涂层剂
(1)皮革涂层聚氨酯材料柔韧、耐磨，可用作天然皮革及人造革的涂层剂，替代丙烯酸酯树脂乳液皮革涂饰剂。经涂饰的皮革手感柔软丰满。可用于靴鞋、服装、女士包等。
(2)织物涂饰织物涂层是纺织品后整理中发展起来的一种新型技术，效益较高，是国内外纺织工业的发展方向之一。PU涂层是各种涂层剂中性能最好的，具有优良的成膜和弹性,正逐步取代有污染、有危险的溶剂型PU涂层剂。
(3)汽车漆水性PU作为阴离子电泳漆用作汽车身底漆是一种新技术，具有优异的性能，是各国发展的重点。水性PU还可作为汽车涂装的中间层，具有优异的性能,其附着力、抗石击、抗盐雾等性能均可达到应用要求。
（二）胶粘剂
水性PU可用作织物、无纺布等的粘合剂，在用于多孔表面的材质和易被溶剂溶胀的材质的粘合上更为适宜，一般具有良好的粘接性能。这类胶粘剂一般要求为双组分水性PU，它们比单组分具有更好的粘接强度和耐水、耐老化性能。水性PU还可以作为复合薄膜胶粘剂，具有良好的性能。
三、结语
为了更好的提高水性聚氨酯涂料的综合性能，扩大应用范围，近年来，对水性聚氨酯进行改性已成为一大热点，许多科研工作者进行了深入、全面的研究改性方法也日新月异。随着对环境保护、人体健康和对涂料质量要求的不断提高，高档水性聚氨酯涂料的发展势在必行。发展中的水性聚氨酯涂料以其自身优良的性能，正逐渐取代传统的溶剂型涂料，在建筑、装饰等领域得到了广泛的应用，呈现出极为美好的前景。水性聚氨酯涂料正逐步成为涂料行业中的一条重要支柱。
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