摘

 要：概述了用有机硅、环氧树脂、丙烯酸酯、纳米材料等对水性聚氨酯涂料的改性。介绍了

各种改性所呈现出来的优点，并对其应用做了探讨。

　　关键词：水性聚氨酯；改性方法；应用
　　中图分类号：

O633.22+1

　　前言
　　水性聚氨酯（

WPU）涂料是一类可以在水中分散溶胀的聚合物，因其中的挥发性有机

物的含量低，在工业水性漆、建筑涂料、水性胶黏剂等领域有很大的发展和应用空间

[1-3]。

　　水性聚氨酯涂料具有无毒、无味、不污染环境、安全环保的特点，正在逐步取代传统的溶
剂型涂料，特别是水性双组分聚氨酯涂料，由于具有较高的交联密度，其性能可与溶剂型
涂料相媲美，已经引起了人们极大的兴趣

[4]。但其耐水性及耐溶剂性较差，固含量低，光

泽性较低

[5]，配制实用的涂料时还必须加入其它助剂来改善其性能和涂膜的外观。对水性

涂料进行改性，使其拥有更好的性能，从而扩大应用范围，是研究者们一直以来研究的一
个重要的方向。
　　

1 有机硅对聚氨酯涂料进行改性

　　水性聚氨酯具有耐候性，耐磨擦，耐低温，耐有机溶剂、耐酸碱的特性，但在表面光滑
性方面存在一定的缺陷。在施工与应用性能方面也不尽如人意，如双组分水性聚氨酯涂料干
燥速度慢；与水反应产生的二氧化碳气泡残留在涂膜内；成本高；体系表面张力大引起对
基材和颜料润湿性差。通过共聚将有机硅与聚氨酯两者的优异性能结合起来，是改善有机硅
材料和聚氨酯材料的一种有效途径。有机硅

-聚氨酯共聚物既克服了有机硅机械性能差的缺

点，也弥补了聚氨酯耐候性差的不足，是一种很有发展前景的高分子材料。安徽大学蒋蓓蓓
等人

[6]以聚醚、二羟甲基丙酸（DMPA）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）为主要原料，采用

了自乳化法合成了水性聚氨酯乳液，并使用一种三官能度烷烃基聚醚型有机硅为主要原料
制备出少量交联的、耐水性优异的嵌段型水性有机硅聚氨酯。研究结果表明，改性后的材料
耐水性增强，拉伸强度提高。用于纺织品具有良好的透湿性、柔软性、耐湿擦性，具有良好的
粘附力。此种改性材料可用在汽车的座椅靠背上及座椅填充物上，具有良好的性能。侯梦华、
刘伟区等人

[7]采用侧链氨基硅油（AEAPS）和直链氨基硅油（ATPS）通过合成和扩链两

种不同的方法，制得了不同含量有机硅改性的水性聚氨酯涂料。从实验结果可以看出，经过
氨基硅油改性的聚氨酯的吸水率明显低于未经改性的聚氨酯涂膜的吸水率，侧链氨基硅油
改性的聚氨酯涂膜的疏水性明显好于直链氨基硅油改性的聚氨酯涂膜的疏水性，侧链氨基
硅油改性过的聚氨酯涂膜的耐水性也比直链氨基硅油改性的聚氨酯涂膜的耐水性好。
　　

2 环氧树脂对水性聚氨酯涂料的改性

　　环氧树脂（

EP）材料具有高模量、高强度和耐化学性好等优点。由于环氧树脂含有活泼

的环氧基团，可直接参与水性聚氨酯的合成反应。常见环氧部分改性的水性聚氨酯是将环氧
树脂与聚氨酯反应后部分形成网状结构，以提高水性聚氨酯涂膜的机械性能，及耐热、耐水
耐溶剂等综合性能。北京化工大学高双之等人

[8]利用环氧树脂出色的粘结能力、高模量、高

强度、优良的附着力、低收缩力、耐化学性好等优点，合成了环氧树脂（

E-44）改性的水性聚

氨酯。结果表明：与改性前的聚氨酯相比较，涂膜的耐水性、硬度及涂膜力学性能得到显著
提高。

Melvin G R 等[9]采用基于羟烷基硅氧烷的硅醇改性法，用聚硅氧烷二醇乳液作为扩

链剂，与水性聚氨酯乳液混合后涂到纸上表现出可打印性且可脱离。分析结果显示，富集于
乳液表面的活性硅氧烷基团在一定条件下水解形成硅醇，硅醇与聚合物内部或表面的活性
基团缩合形成立体网络（

Si-O-Si）交联结构，化学交联点增加，交联密度增加，对乳液涂

膜表层的致密度有增强的作用，并最终提高涂膜的机械性能。
　　环氧树脂改性聚氨酯的研究较多，已在实际中得到应用，主要用于汽车工业，涂料、阻