中國(guó)自20世紀(jì)50年代開始展開對(duì)聚氨酯涂料的研發(fā)與應(yīng)用工作。隨著社會(huì)大眾物質(zhì)生活水平的不斷提升與改善,有關(guān)汽車加工、家具制造加工、石油化工、機(jī)械工業(yè)、橋梁船舶等一系列產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度不斷提升,聚氨酯涂料憑借其的性能優(yōu)勢(shì),開始進(jìn)入快速發(fā)展的全新階段。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,自1980-2004年期間,各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域中有關(guān)聚氨酯涂料的使用量呈現(xiàn)出了非??焖俚陌l(fā)展趨勢(shì),聚氨酯涂料總使用量實(shí)現(xiàn)了自0.17萬(wàn)~20萬(wàn)t的突破式發(fā)展,聚氨酯涂料產(chǎn)量?jī)H次于醇酸樹脂漆涂料、丙烯酸樹脂漆涂料以及酚醛樹脂漆涂料,成為了涂料領(lǐng)域中的第四大品種,并且這一發(fā)展趨勢(shì)延續(xù)至今,其產(chǎn)量以及使用范圍仍然保持著非??焖俚陌l(fā)展趨勢(shì)。
在有關(guān)聚氨酯涂料的生產(chǎn)加工企業(yè)中,負(fù)責(zé)聚氨酯涂料研發(fā)應(yīng)用的企業(yè)多集中分布于珠三角以及長(zhǎng)三角地區(qū),截至目前所開發(fā)聚氨酯涂料品種達(dá)到60余種。需引起注意的是,受資金投入及技術(shù)開發(fā)力度等因素的影響,多數(shù)有關(guān)聚氨酯涂料的開發(fā)企業(yè)以合資企業(yè)、外商資企業(yè)以及國(guó)內(nèi)規(guī)模較大生產(chǎn)企業(yè)為主,市場(chǎng)定位以中商品為主,鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)則多以低檔產(chǎn)品為主要定位。
對(duì)于較為單一的聚氨酯涂料而言,在工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中,其外形、光澤度、耐水性以及硬度還存在一定的局限性,因此可以嘗試通過(guò)研發(fā)改性聚氨酯涂料的方式,以提高其性能水平。當(dāng)前技術(shù)水平下,聚氨酯材料可以適用的改性方式包括兩種類型:種是通過(guò)化學(xué)方法干預(yù)的方式,使聚氨酯涂料能夠具備兩種或兩種以上的特性; 第二種則是通過(guò)物理方法干預(yù)的方式,將特性互補(bǔ)的兩種或兩種以上樹脂材料進(jìn)行混合,使聚氨酯涂料能夠具備多樣化的性能。其中,對(duì)于有機(jī)硅材料而言,該材料具有無(wú)腐蝕、性、耐燃性、耐臭氧性、耐氣候老化性、電絕緣性等一系列特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì),在聚氨酯涂料改性加工中有著非常好的應(yīng)用價(jià)值。Bayer公司率行了聚氨酯粉末涂料的基礎(chǔ)研究和開發(fā),成功研制了封閉的異氰酸酯交聯(lián)體系,常用的是己內(nèi)酰胺封閉的IPDI固化體系,其固化溫度在170 ℃以上,這種高溫固化有利于涂膜的高度流平,是無(wú)揮發(fā)性副產(chǎn)物放出的品種。既往報(bào)道中也指出,嘗試將有機(jī)硅材料與聚氨酯涂料相結(jié)合,應(yīng)用適當(dāng)方法進(jìn)行改性加工,能夠明顯克服聚氨酯材料存在的性能缺陷,對(duì)擴(kuò)大聚氨酯材料應(yīng)用領(lǐng)域而言有非常確切的價(jià)值。同時(shí),聚硅氧烷的化學(xué)結(jié)構(gòu)較為特殊,表現(xiàn)出的穩(wěn)定性、生物相容性、電絕緣性以及耐高低溫性。自20世紀(jì)40年代開始被廣泛應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)實(shí)踐中,在改性聚氨酯材料研發(fā)過(guò)程當(dāng)中,可以嘗試以聚硅氧烷為軟段,合成聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物,以聚氨酯以及聚硅氧烷兩者的優(yōu)勢(shì),彰顯該改性聚氨酯涂料在表面富集性、介電性以及生物相容性方面的優(yōu)勢(shì),有非常大的應(yīng)用空間與發(fā)展?jié)摿Α?[5]
單組分水性聚氨酯涂料是以水性聚氨酯樹脂為基料,并以水為分散介質(zhì)的一類涂料。通過(guò)交聯(lián)改性的水性聚氨酯涂料具有良好的儲(chǔ)存穩(wěn)定性、涂膜力學(xué)性能、耐水性、耐溶劑性及耐老化性能,而且與傳統(tǒng)的溶劑型聚氨酯涂料的性能相近,應(yīng)當(dāng)作為環(huán)保型聚氨酯涂料非常重要的發(fā)展方向之一。而從未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)上來(lái)看,聚氨酯粉末涂料已成為當(dāng)前整個(gè)涂料領(lǐng)域中為主流的發(fā)展方向之一,在各類粉末涂料乃至聚氨酯涂料中所占據(jù)的比例不斷提高。如對(duì)于汽車涂料加工市場(chǎng)而言,在涂料產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程當(dāng)中,應(yīng)當(dāng)以聚氨酯粉末涂料為佳選擇與發(fā)展方向,同時(shí)通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)的方式,研發(fā)對(duì)低溫環(huán)境有良好適應(yīng)性,同時(shí)無(wú)揮發(fā)性副產(chǎn)物產(chǎn)生的新一代聚氨酯粉末涂料,該新型粉末涂料在性能上與雙組分溶劑型聚氨酯涂料有良好的相似性,可以適用于新一代汽車生產(chǎn)線涂料制造與加工領(lǐng)域,在保障涂料性能的同時(shí),體現(xiàn)出了良好的環(huán)保效益,具有非常可觀的綜合效益。
物理改性主要是在聚氨酯膠粘劑制備過(guò)程中,通過(guò)一定條件摻雜一些填料、添加劑來(lái)改善膠粘劑性能的一種方法。石英粉與聚氨酯膠粘劑體系具有良好的相容性,對(duì)聚氨酯膠粘劑產(chǎn)品的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、撕裂強(qiáng)度有明顯的提升作用。將納米氮化硼(BN)超聲分散于多元醇中,然后與MDI反應(yīng),制備用于食品包裝的聚氨酯膠粘劑薄膜。與未加納米BN的膠粘劑相比,薄膜的水蒸氣透過(guò)率降低了50%,粘接強(qiáng)度提高了37%,剝離強(qiáng)度提高7.14%。將SiO2納米纖維添加到聚氨酯基體中,發(fā)現(xiàn)SiO2納米纖維表面的羥基與聚氨酯形成緊密的交聯(lián)結(jié)構(gòu),提高了膠粘劑的粘接性、膠膜的硬度、拉伸強(qiáng)度,但也增加了膠體黏度。 [6]
聚氨酯硬泡時(shí)候應(yīng)用在建筑保溫領(lǐng)域的材料,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、產(chǎn)品壽命長(zhǎng)、施工、耐火等級(jí)較高且綜合造價(jià)低。 [3]隨著中國(guó)節(jié)能環(huán)保政策不斷落實(shí),建筑行業(yè)在“十三五”期間將會(huì)面臨更嚴(yán)苛的考驗(yàn),聚氨酯硬泡將會(huì)廣泛應(yīng)用在建筑保溫領(lǐng)域。此外,聚氨酯作為重要的防水涂料,普遍應(yīng)用在建筑屋頂、外墻、頂板、地下室、廚衛(wèi)間、道路橋梁等部位,隨著中國(guó)軌道交通和高速鐵路事業(yè)不斷發(fā)展,聚氨酯防水涂料還會(huì)普遍應(yīng)用在鐵路建設(shè)領(lǐng)域。 [3]目前(2015年)中國(guó)建筑行業(yè)聚氨酯消費(fèi)量大約在125萬(wàn)t,占據(jù)總消費(fèi)量的20%,而發(fā)達(dá)國(guó)家在相同行業(yè)的總消費(fèi)量為35%。結(jié)合數(shù)據(jù)分析,不難發(fā)現(xiàn)中國(guó)的聚氨酯硬泡在建筑行業(yè)還有很大的發(fā)展空間。