摘要：介绍了几种水性聚氨酯化学改性研究进展，包括环氧树脂、丙烯酸树脂、有机硅烷等
二元共聚改性及两种以上树脂的三元共聚改性的研究状况。展望了水性聚氨酯化学改性的发
展趋势。

 

　　关键词：水性聚氨酯；改性；共聚

 

　　中图分类号：

TU74 文献标识码：A 文章编号： 

　　

 

　　

0 前言 

　　聚氨酯

(polyurethane)是聚氨基甲酸酯的简称，是在聚合物内含有相当数量氨酯键的高

分子化合物。水性聚氨酯

(WPU)是以水代替有机溶剂作为分散介质的二元胶态体系，它不含

或含有少量有机溶剂，具有不燃、无毒无污染、节省能源、操作加工方便等优点，同时保留了
传统溶剂型聚氨酯的一些优良胜能，如良好的耐磨性、柔韧性、耐低温性和耐疲劳性等。单一
的聚氨酯乳液尚存在自增稠性差、固含量低、乳胶膜的耐水性差、光泽性较低、涂膜的综合性
能较差等缺点。但是，

PU 预聚体中的-NCO 基团具较强的活性，能与羟基、氨基、乙烯基等

基团反应，这就为研究者通过改性来提高

WPU 涂料的综合性能提供了可能，促使广大的

科研工作者对水性聚氨酯涂料进行各种改性研究，以扩大其应用范围。

 

　　水性聚氨酯改性的方法有物理共混和化学共聚两种形式：共混是将具有互补特性的两
种或多种树脂混合在一起，存在的最大问题是混容稳定性差；共聚是通过在体系中引入各
种功能性的成分，合成具有特殊性能的复合乳液，因乳液的稳定性好而具实用性。目前 ，
PU 与羧甲基纤维素、聚乙烯醇、醋酸乙烯、丁苯橡胶、环氧树脂、聚硅氧烷和丙烯酸酯的复合
乳液均有研究，其中后三类复合乳液因在功能上与水性聚氨酯具有互补性，尤其对聚氨酯
涂层的耐水性及硬度、强度等力学性能的改善较为显著，因此，研究最为活跃。

 

　　

 

　　

1 环氧改性水性聚氨酯 

　　环氧树脂具有许多优良的性能，如机械强度高、粘附力强、成型收缩率低、化学稳定性好、
电绝缘性好、热稳定性好等特点，广泛应用与涂料行业。由于环氧树脂的羟基与聚氨酯反应
时可以将支化点引入聚氨酯主链，使之部分形成网状结构，因此环氧改性聚氨酯（

EPU）

乳液在提高涂膜的附着力、抗张强度、耐水性和耐溶剂性等方面作用明显。

 

　　

 

　　

2 丙烯酸酯改性水性聚氨酯 

　　聚丙烯酸酯

(PA)乳液具有较好的耐水性、物理机械性能和耐候性能，故 PU 和 PA 在性

能上具有互补性。丙烯酸酯类化合物对水性聚氨酯的共聚改性是将

PA 加入 PU 乳液中，再

通过引发剂进行自由基聚合而制得的复合乳液（

PUA）。其制备方法主要有以下几种方式

[1]：

① PU 乳液和 PA 乳液共混，外加交联剂进行共聚形成 PUA 复合乳液；②先合成 PU 聚

合物乳液，以此为种子乳液再进行丙烯酸酯乳液聚合，形成具有核

/壳结构的 PUA 复合乳

液；

③两种乳液以分子线度互相渗透，然后进行反应，形成高分子互穿网络的 PUA 复合乳

液；

④合成带 C=C 双键的不饱和氨基甲酸酯单体，然后将该大单体和其它丙烯酸酯单体进

行乳液共聚，得到

PUA 共聚乳液。 

　　

 

　　

3 有机硅改性水性聚氨酯 

　　有机硅分子中既含有机基团，又含无机硅原子，具有较低的表面能，常用它作为有机
介质和无机介质的偶联剂。它在涂膜中向表面富集，赋予这些经过有机硅改性的涂膜优良的
耐水性、耐候性、耐酸碱性、耐高低温性能和良好的机械性能，因而得到了广泛的研究与应用。
但要实现有机硅与聚氨酯共聚改性，有机硅分子链上必须含有能与异氰酸酯中的

NCO 基反

应的活性基团，如羟基、氨基、乙烯基、环氧基等。羟基硅烷常作为羟基组分部分或全部代替