水性聚氨酯涂料將聚氨酯涂膜的硬度高、附著力強、耐腐蝕、耐溶劑性好等優(yōu)點與水性涂料的低VOC含量相結(jié)合，符合發(fā)展涂料工業(yè)的“三前提”（資源，能源，無污染）及“四Ｅ 原則”（經(jīng)濟(jì)，效率，生態(tài)，能源）。然而，一般的聚氨酯乳液的自增稠性差、固含量低、乳膠膜的耐水性差等，為了更好的提高水性聚氨酯涂料的綜合性能，擴大應(yīng)用范圍，需對WPU 乳液進(jìn)行適當(dāng)?shù)母男�。本文主要介紹了環(huán)氧樹脂改性、聚硅氧烷和丙烯酸復(fù)合改性、納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勢在必行，正逐步成為涂料行業(yè)中的一條重要支柱。
一、水性聚氨酯涂料改性技術(shù)
通過在聚氨酯分子鏈上引入其他化學(xué)組分進(jìn)行改性，能獲得比物理共混更佳的性能效果，是當(dāng)前水性聚氨酯開發(fā)的方向。
常用的改性方法介紹如下：
（一）環(huán)氧樹脂改性
環(huán)氧樹脂具有許多優(yōu)良的性能,如種類多、易固化、機械強度高、粘附力強、成型收縮率低、化學(xué)穩(wěn)定性好、電絕緣性好、高模量、高強度等特點。通過環(huán)氧樹脂和聚氨酯接枝反應(yīng)，可將支化點引入聚氨酯主鏈，使之形成部分網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，制得環(huán)氧改性聚氨酯乳液，用其配制水性環(huán)氧改性聚氨酯涂料，可以提高力學(xué)性能、耐熱性能和漆膜附著力。鄭淑琴等合成了環(huán)氧樹脂E-44改性的水性聚氨酯乳液外觀和穩(wěn)定性較好,且耐水性和耐熱性都得 到較大改善。
（二）有機硅改性
有機硅聚合物的兩個最顯著的特點是耐氧化性和低的表面能。用有機硅改性聚氨酯可以綜合二者的優(yōu)異性能，彌補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現(xiàn)出良好的憎水性、表面富集性、低溫柔順性和優(yōu)良的生物相容性等。李密轉(zhuǎn)等通過在封端型水性聚氨酯中引入有機硅單體，合成了有機硅水性聚氨酯，其吸水性能為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劑型產(chǎn)品相比，具有價廉、安全、不燃、無毒、不污染環(huán)境等優(yōu)點。純PA乳液存在耐磨性、耐水性和耐化學(xué)品性差的缺陷；單一的PU乳液也存在一些不足，如穩(wěn)定性、自增稠性和膜的保光性，應(yīng)用受到限制。而PUA復(fù)合乳液兼?zhèn)涠叩膬?yōu)點，具有耐磨、耐腐蝕和光亮，柔軟有彈性、耐水性和機械力學(xué)性能好，耐候性佳等特性，因此被譽為“第三代水性聚氨酯”，成為當(dāng)今涂料的一個發(fā)展趨勢]。
（四）有機硅- 丙烯酸酯雙改性水性聚氨酯
將聚氨酯- 丙烯酸酯- 有機硅氧烷三元結(jié)合起來，制備水性涂料，它綜合了丙烯酸酯、聚氨酯、有機硅三種樹脂材料的優(yōu)點，而且以水作分散介質(zhì)符合了環(huán)保的要求。三者有機地結(jié)合在一起,根據(jù)不同用途的要求、發(fā)揮其協(xié)同作用的優(yōu)勢, 可以做成有皂或無皂乳液,用作紡織品的涂層劑和皮革涂飾劑。王海虹等采用乳液聚合的方法，制備了具有核- 殼型結(jié)構(gòu)的有機硅改性丙烯酸聚氨酯乳液，結(jié)果表明，經(jīng)有機硅改性的丙烯酸聚氨酯乳液，在附著力、穩(wěn)定性、硬度、光澤等方面有顯著上升。
（五）納米材料改性
納米材料具有表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、光學(xué)效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)等特殊性質(zhì)，可以使材料獲得新的功能。建筑外墻涂料中添加適量納米SiO2，可將乳膠漆的耐候性提高到一個新的等級，同時還使耐老化性能有很大的提高。實際應(yīng)用表明，在建筑內(nèi)外墻涂料中添加少量的納米SiO2后，涂料抗紫外線防老化試驗性能可由原來的250h提高到600h以上，耐擦洗提高十倍以上，干燥時間大幅度降低，而且原料存在的懸浮性穩(wěn)定性差、觸變性差、光潔度不高等問題也得到很好的解決。Hsu-ChiangKuan 等[13]合成了一種納米碳管/ 水性聚氨酯納米復(fù)合材料，這種水性聚氨酯乳液儲存穩(wěn)定，膠膜的熱穩(wěn)定性提高了26℃，拉伸強度提高了370%，拉伸模量提高了170.6%。
（六）植物油改性水性聚氨酯
植物油是一種可再生資源，用植物油制備水性聚氨酯可以進(jìn)一步體現(xiàn)環(huán)保意識，周應(yīng)萍等用植物油合成的常溫交聯(lián)水性聚氨酯樹脂涂料不僅具有較好的耐侯性,同時還具有水性涂料無污染的優(yōu)點,是一種環(huán)境友好型涂料,既可作為水性內(nèi)外墻涂料,也可作為木器裝飾涂料及織物印染涂料。邱維等以氣干性植物油為基本原料,對其進(jìn)行改性處理后將其植入半封端的PU分子鏈中,制得自乳化型單組分水性PU，該產(chǎn)品乳液穩(wěn)定性好，漆膜力學(xué)性能優(yōu)良。
二、水性聚氨酯的應(yīng)用
最初的水性聚氨酯主要應(yīng)用于纖維和皮革處理劑。 隨著性能的不斷改善，應(yīng)用范圍也越來越廣，包括涂料、膠粘劑、處理劑、乳液聚合物高分子乳劑等。
（一）涂層劑
(1)皮革涂層 聚氨酯材料柔韌、耐磨，可用作天然皮革及人造革的涂層劑，替代丙烯酸酯樹脂乳液皮革涂飾劑。經(jīng)涂飾的皮革手感柔軟豐滿�？捎糜谘バ⒎b、女士包等。
(2)織物涂飾 織物涂層是紡織品后整理中發(fā)展起來的一種新型技術(shù)，效益較高，是國內(nèi)外紡織工業(yè)的發(fā)展方向之一。PU 涂層是各種涂層劑中性能最好的，具有優(yōu)良的成膜和彈性,正逐步取代有污染、有危險的溶劑型 PU 涂層劑。
(3)汽車漆 水性PU作為陰離子電泳漆用作汽車身底漆是一種新技術(shù)，具有優(yōu)異的性能，是各國發(fā)展的重點。水性PU還可作為汽車涂裝的中間層，具有優(yōu)異的性能,其附著力、抗石擊、抗鹽霧等性能均可達(dá)到應(yīng)用要求。
（二） 膠粘劑
水性PU 可用作織物、無紡布等的粘合劑，在用于多孔表面的材質(zhì)和易被溶劑溶脹的材質(zhì)的粘合上更為適宜，一般具有良好的粘接性能。這類膠粘劑一般要求為雙組分水性 PU，它們比單組分具有更好的粘接強度和耐水、耐老化性能。水性PU還可以作為復(fù)合薄膜膠粘劑，具有良好的性能。
三、結(jié)語
為了更好的提高水性聚氨酯涂料的綜合性能，擴大應(yīng)用范圍，近年來，對水性聚氨酯進(jìn)行改性已成為一大熱點，許多科研工作者進(jìn)行了深入、全面的研究改性方法也日新月異。隨著對環(huán)境保護(hù)、人體健康和對涂料質(zhì)量要求的不斷提高，高檔水性聚氨酯涂料的發(fā)展勢在必行。發(fā)展中的水性聚氨酯涂料以其自身優(yōu)良的性能，正逐漸取代傳統(tǒng)的溶劑型涂料，在建筑、裝飾等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，呈現(xiàn)出極為美好的前景。水性聚氨酯涂料正逐步成為涂料行業(yè)中的一條重要支柱。
