聚氨酯聚合物被广泛用于涂料，泡沫，弹性体，粘合剂，密封剂，墨水，膜，纤维和工程塑料之外。特别是在涂料区域中，由于聚氨酯和基于异氰酸酯的反应的独特特性，它们通常用于工业，结构，纺织品，皮革，地板饰面以及其他单一或两分量涂料。一般而言，聚氨酯具有良好的韧性，这主要是由于交替的软和硬段的主链的分子结构所致。软段赋予聚合物的柔韧性，而硬段中的氢键不仅提供硬度，而且还形成了促进键合的物理交联点。结果，这些聚氨酯是“柔软但不是粘性”和“硬但不是脆性”的，这些性能归因于聚氨酯涂层的潜在应用。

如ASTM D16所指定的，用于油漆，相关涂料，材料和应用的标准术语，将氨基甲酸酯涂层从I型到VI型分类。188金宝搏bet官网I型氨基甲酸酯涂层是基于油的，这些类型的氨基甲酸酯也称为尿烷修饰的醇酸，从而完全或部分代替粘合剂中的二丁酸。I型氨基甲酸酯通常由有机溶剂中的不饱和植物油或脂肪酸制成；它被用作清漆，并且在木地板涂料市场中一直普遍存在超过半个世纪。¹如图1所示，这种类型的涂层的膜形成是通过漆干燥的，然后在存在金属干燥剂的情况下进行氧化固化。I型氨酸盐有两类：石油改性的氨基甲酸酯（OMU），其中异氰酸酯完全代替了醇酸中的二丁酸，而Uralkyds中的异氰酸酯仅部分代替二丁酸。这种尿烷粘合剂结合了氨基酸，耐耐磨性，水解稳定性和韧性等氨基烷的好处，以及氧化交联和可再生材料的使用等醇酸的好处。188金宝搏bet官网

常规的溶剂寄生虫（SB）OMU或uralkyd Varnishes的VOC大于450 g/L，并且随着VOC法规的收紧，较低的OMU变得越来越重要。用于降低VOC的一​​种方法是减少溶剂量以制造高固体含量清漆。由于聚合物溶液的粘度与其分子量成正比，因此这种高固体的清漆必须具有较低的分子量才能保持可行的应用粘度。但是，低分子量的清漆显示出薄膜性能的缺陷，例如缓慢的干和软膜。表1比较了550、450和350 g/l VOC VARNISS的基本胶片性能。

用来使较低VOC的溶剂寄生的OMU用于使用豁免溶剂的另一种方法。在这种方法中，聚合物分子量可以保持相当高，这对于膜性能是有利的。表2中列出了常见的豁免溶剂。

OMU的最常见豁免溶剂是PCBTF和VM，由于其闪点和蒸发率。表3显示了通过豁免溶剂方法，通过高固体方法和350 g/l VOC的VOC，350 g/l的VOC的性能显示了溶剂的性能。显然，由于高分子重量聚合物，豁免溶剂方法的350 g/l VOC OMU改善了干燥时间和膜硬度。

用于溶剂的涂料的低VOC I型氨酸氨酸包括高固体和豁免溶剂方法，但每种方法都有潜在的缺点。高固体方法要求将聚合物的分子量降低以保持良好的工作粘度，但这转化为更长的干燥时间，较软的膜和涂层较低的耐用性。豁免溶剂方法克服了改善膜性能的分子量缺点，并允许涂料小于350 g/l voc，但可能的缺点包括溶剂，气味和有时胶片胶片之间的兼容性。

替代方法 - 水生产的氨基甲酸酯

随着VOC法规的收紧，树脂供应商专注于水上（WB）方法。常规聚氨酯分散剂（PUD）是通过几种路线制备的，并且形成的聚合物主要是线性聚氨酯-Rea。²聚氨酯 - 尿道分散剂通过漆干形成膜，该薄膜是通过蒸发，水和中和蒸发形成热塑料膜的，如图2所示。

可以通过使用植物油中的脂肪酸来修饰常规的聚氨酯分散体，并导致油改造的水寄电氨基甲烷。³由于这种水生氨基烷含有不饱和度，因此可以通过添加金属干燥剂将其配制为清漆。与常规的高分子重量PUD相似，在将这种氨基甲烷应用于涂层之后，它最初形成硬漆干膜，然后自动氧化形成交联膜，如图3所示。总的来说，分散剂的粘度比其溶剂繁殖的依赖分子量较少。

由于氨基甲酸酯分散体的高分子量，水传播的方法克服了在较低的VOC溶剂寄生方法中通常看到的缓慢干燥和软膜问题，因此这是将来继续减少VOC的坚实技术方法。由于膜通过氧化治疗进行了交联，因此在膜形成期间或之后发生的“跨链接后”反应以良好的MAR耐药性和黑色脚跟标记抗性类似于Solventborne OMU。高分子重量聚合物和尿电烷连接不仅可以提高水解稳定性，而且还提高了耐磨性，这对于硬地板完成应用非常重要。表4比较了第一代水寄水的Omu Varnish（WB Omu I）与450 g/l VOC常规溶剂溶液OMU清漆的性能。

与其他PUD相似，大多数水源性OMU都包含NMP作为共溶剂。PUD中的共溶性有助于合成过程和膜形成。如今，尽管许多PUD都包含NMP，但在许多应用程序中，它已成为一个问题。与溶剂的OMU相比，Waterborne Omu的另一个缺点是较低的固体含量，这会影响膜的构建。

无溶剂和较高的固体水生成的氨基甲酸酯

开发了第二代无溶剂的水上OMU（WB OMU II），尽管它可以形成高光胶片，但建议添加添加共溶剂以实现最大的胶片性能。由于在配方阶段中添加了共迎接性，因此共溶剂与异氰酸酯的反应性不是问题。无溶剂的水上OMU的真正好处是，它在溶剂选择方面提供了广泛的纬度，并且很容易制作一个无NMP的清漆，该清漆具有与含NMP的含水量的OMU相同的VOC和胶卷性能溶剂降低了清漆的固体含量。

为了克服薄膜构建中的缺点，较低的固体含量第二代水寄水OMU，开发了第三代较高的固体Waterborne Omu（WB OMU III），以减少达到所需膜厚度所需的外套的数量。在Solventborne Omu中，薄膜的干燥时间受到薄膜厚度的极大影响，因此，薄膜干燥并获得性能属性比较厚的胶片快得多。在较高的固体水上OMU的情况下，由于聚合物的分子量，膜厚度对干燥时间的影响可忽略不计。尽管这种第三代较高固体Waterborne OMU包含NMP，但开发的下一代产品将保留第三代的高固体含量和性能性能，而无需添加NMP。

Waterborne Omu是替代常规溶剂寄生OMU的低VOC生物基聚合物选项。相当于传统的溶剂寄生虫OMU，水源性OMU具有良好的MAR耐药性，相等的耐磨性，良好的耐化学性和形成温暖的琥珀色膜。将无溶剂的WB OMU II和高级固体WB Omu III Varnishes都与第一代WB Omu I Varnish进行了比较。结果显示在表5中。

与常规聚氨酯分散剂相比

通常，PUD是线性聚合物或低跨链接密度前链链接聚合物。多年来，这些PUD已用于为木地板涂料制定1K或2K饰面。为了将这些布德与水源性OMU进行比较，选择了具有良好硬度和耐化学性的PUD，以与WB Omu II并排比较。该PUD是由针对木地板应用开发的建议配方包制成的。为了帮助胶片结合，将更多的共溶性添加到系统中，以将其带入275 g/L的VOC。为了了解交联对膜性能的影响，将多氮胺添加到配制的清漆之一中，为2％。如表6所示，很明显，跨链接可以增强MAR耐药性。

可以将蜡分散液添加到PUD中以帮助提高MAR耐药性，但是必须非常仔细地进行选择，因为它还降低了摩擦系数，从而使涂层薄膜湿滑。为了实现常规PUD的耐药性，氨基甲酸酯需要具有更高的硬度。较难的布德还需要更加共同的胶片合并，这反过来又增加了PUD的VOC。或者，Waterborne Omu不需要具有高硬烷基链链或其他共溶性即可获得MAR耐药性，因为它具有固有的MAR耐药性，可在较低的VOC下进行后交联。Waterborne Omu也是一种稳定的单组生物可生产系统，不需要使用外部交联。

结论

50多年来，植物油基化的尿素和乌拉尔克体已用于专业和自己动手（DIY）市场的各种木材涂料中，今天仍然首选这些弹性聚合物。常规的溶剂寄生虫OMU具有超过450 g/L的VOC含量，因此VOC法规收紧，研发的重点是降低这些聚合物的VOC。高固体和豁免溶剂方法已经统治了溶剂寄生的OMU和URALKYD产品开发，但是通过结合两种方法，符合大多数州的当前VOC法规的清漆已被最近商业化。随着这些法规的持续收紧，Waterborne Omu是最好的选择。Waterborne Omu具有溶剂寄生的OMU的所有优势，包括固有的MAR耐药性，耐化学性和琥珀色膜的颜色，同时克服了低voc溶剂的OMU的缺点，包括缓慢的干燥和柔软的膜。最近的研究工作导致了高固体，不含NMP且以小于100 g/L提供的产品。

参考

1. Waythomas，D.J。GB 14414（1963）。

2. Dieterich。D.聚氨酯的乳液，分散和溶液；合成和特性。有机涂料的进展1981（9），281-340。

3. Petschke，G。水生石油改性氨基烷烷，用于合规木地板清漆。西方涂料协会1995年第22届双年展研讨会。