中國自20世紀(jì)50年代開始展開對聚氨酯涂料的研發(fā)與應(yīng)用工作。隨著社會大眾物質(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,開始進入快速發(fā)展的全新階段。據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,自1980-2004年期間,各個行業(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,聚氨酯涂料總使用量實現(xiàn)了自0.17萬~20萬t的突破式發(fā)展,聚氨酯涂料產(chǎn)量僅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。
在有關(guān)聚氨酯涂料的生產(chǎn)加工企業(yè)中,負責(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三角地區(qū),截至目前所開發(fā)聚氨酯涂料品種達到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)以及國內(nèi)規(guī)模較大生產(chǎn)企業(yè)為主,市場定位以中商品為主,鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)則多以低檔產(chǎn)品為主要定位。
從聚氨酯涂料研發(fā)應(yīng)用的角度上來說,為主流的仍然表現(xiàn)為雙組分聚氨酯涂料,它在木器家具涂裝等領(lǐng)域中應(yīng)用范圍不斷擴大與提升。除此以外,單組分聚氨酯涂料仍然在汽車加工、地下室防水等領(lǐng)域中有著非常強的應(yīng)用優(yōu)勢,此類涂料以聚氨酯為主要材料,在各類色漆以及清漆生產(chǎn)中有著非常好的應(yīng)用價值。新研發(fā)丙烯酸聚氨酯漆選用縮二脲作為固化劑,在汽車修補用漆中的應(yīng)用價值相當(dāng)可靠。尤其對于輕型汽車、大型客車以及面包車而言,車輛加工中的涂裝功能非常值得肯定,市場前景相當(dāng)可觀。在丙烯酸聚氨酯涂料基礎(chǔ)之上研發(fā)的多類新型聚氨酯涂料還可以在其他制造加工領(lǐng)域中發(fā)揮應(yīng)用價值,以滿足家電、火車等加工物對加工質(zhì)量所產(chǎn)生的要求。
對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; 第二種則是通過物理方法干預(yù)的方式,將特性互補的兩種或兩種以上樹脂材料進行混合,使聚氨酯涂料能夠具備多樣化的性能。其中,對于有機硅材料而言,該材料具有無腐蝕、性、耐燃性、耐臭氧性、耐氣候老化性、電絕緣性等一系列特點與優(yōu)勢,在聚氨酯涂料改性加工中有著非常好的應(yīng)用價值。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,是無揮發(fā)性副產(chǎn)物放出的品種。既往報道中也指出,嘗試將有機硅材料與聚氨酯涂料相結(jié)合,應(yīng)用適當(dāng)方法進行改性加工,能夠明顯克服聚氨酯材料存在的性能缺陷,對擴大聚氨酯材料應(yīng)用領(lǐng)域而言有非常確切的價值。同時,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)實踐中,在改性聚氨酯材料研發(fā)過程當(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,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,有非常大的應(yīng)用空間與發(fā)展?jié)摿Α?[5]
受到環(huán)境保護要求以及整個涂料行業(yè)可持續(xù)性發(fā)展要求的影響,業(yè)內(nèi)有關(guān)人員積極探索并研發(fā)具有環(huán)保效益的聚氨酯涂料產(chǎn)品,如光固化聚氨酯涂料、高固含量低黏度聚氨酯材料、以及粉末聚氨酯材料等。以粉末劑方式所呈現(xiàn)的聚氨酯涂料能夠具備良好的物理機械性能以及耐化學(xué)品性能,同時還表現(xiàn)出了良好的外形美觀性。水性聚氨酯分散樹脂材料與其他結(jié)構(gòu)的聚合物材料相比存在大量優(yōu)勢,且與環(huán)保要求相契合,可在水中分散,無游離的異氰酸酯,性,對底材的附著力良好。水性雙組分聚氨酯涂料是由含-OH基的水性多元醇和含-NCO基的低黏度多異氰酸酯固化劑組成,其涂膜性能主要由羥基樹脂的組成和結(jié)構(gòu)決定。
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。通過交聯(lián)改性的水性聚氨酯涂料具有良好的儲存穩(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。而從未來發(fā)展趨勢上來看,聚氨酯粉末涂料已成為當(dāng)前整個涂料領(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。如對于汽車涂料加工市場而言,在涂料產(chǎn)品開發(fā)過程當(dāng)中,應(yīng)當(dāng)以聚氨酯粉末涂料為佳選擇與發(fā)展方向,同時通過技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)的方式,研發(fā)對低溫環(huán)境有良好適應(yīng)性,同時無揮發(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,體現(xiàn)出了良好的環(huán)保效益,具有非常可觀的綜合效益。