制造商和消费者对表面的外观和功能性能提出了越来越严格的要求。通常，这些需求仅靠物质是无法满足的;相反，制造商转向创新和功能性涂料来提供解决方案。木材、金属、陶瓷、皮革和塑料等表面需要具有各种保护和装饰性能的涂层。除了美观方面，这些涂层可能需要赋予耐腐蚀性、耐划痕和抗损坏性、清晰度、光泽、紫外线和风化稳定性、耐化学性、不粘或易于清洗，甚至是柔软的手感特性。
对于木材、皮革和塑料等基材，传统的涂料技术包括丙烯酸、醇酸、聚酯、硝化纤维和聚氨酯。在任何情况下，每个选择都可以看到优点和缺点。当考虑到木材、皮革和塑料时，其中一项感兴趣的技术是聚氨酯分散化学。在基材上涂上精选的聚氨酯分散体可以帮助制造商实现强大的性能组合:灵活性、韧性、耐化学性、清晰度和单组份风干性。
通过改进传统的聚氨酯分散体并与硅酮反应，赢创开发了一种新型的改性树脂体系:sililikopur®8080硅酮改性聚氨酯分散体，它结合了聚氨酯分散体的优点和硅酮的疏水特性。在聚氨酯骨架中反应的有机硅在不粘性能、表面清洁性能、柔软手感和抗损坏性能方面得到了改善，而不牺牲传统聚氨酯的优点。
常规和硅改性聚氨酯分散体的合成
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传统聚氨酯分散体(pud)的制造通常分为一系列步骤，如图1所示。聚酯多元醇，一个额外的二醇和二甲基丙酸(DMPA)与一个酸基和两个OH基团，以及二异氰酸酯，如异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)反应。该反应是经过设计的，因此DMPA不会通过其酸基与二异氰酸酯反应，而是被内置到正在形成的聚合物链中。该酸基在随后的步骤中被中和，并作为聚合物在水介质中的稳定剂。
与传统的PUD合成不同，赢创的新方法使用了一种硅酮构建块，二羟基烷基聚甲基硅氧烷，它携带两个末端羟基，如图2所示。选择正确的硅胶构建块是成功开发这种分散体的关键。如果所选的硅胶链太短，分散性对性能几乎没有影响。如果选择的硅胶链太长，可能会出现不兼容问题，导致哑光和混浊的薄膜。
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Silikopur 8080色散合成主要包括三个步骤，如图3所示。
首先，二醇与异氰酸酯和DMPA进行聚加成。在这个反应步骤中，由于有机硅的不相容性，它在聚合物链中的整合需要精确和精确的混合比例。DMPA被用来稳定分子，它已经被硅树脂改性疏水，在水中。多加成反应步骤的结果由具有末端异氰酸酯功能的分子组成，该分子也含有酸基团。
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在第二反应步骤中，这些化合物被叔胺中和，从而形成羧基。这是胺中和预聚体步骤。
在第三步，也是最后一步，预聚体与水中的胺乳化。因为异氰酸酯基团比水更倾向于与胺反应，结果是一个高分子量的分子，由于中和了羧基而存在于稳定的水分散中。这一步是“链条加长”过程。
结果与讨论
Silikopur 8080分散技术是基于其在皮革、塑料和木器涂料中的积极作用而选择的。此外，这种新技术为制造商提供了一种单组分、水性n -甲基-2-吡咯烷酮(NMP-free)涂层，具有风干能力。此外，Silikopur 8080配方保持疏水性，以及在低温下的优异灵活性，耐化学性，抗损伤和划伤性，易于清洁的不粘性能，以及“柔软的感觉”。
灵活性和感觉:家具和服装
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实验证明，这种创新的涂层技术能够在大范围的温度和条件下保持灵活性。当使用皮革时，Silikopur 8080分散体可以在-30ºC到100ºC的温度下使用，而不会失去灵活性。从图4可以看出，该工艺的玻璃化转变温度(Tg)低于-50ºC。这一有趣的性质有助于最大限度地减少长期开裂和吱吱作响的皮革基材随着时间的推移。皮革沙发，鞋子，椅子和衣服可以受益于保持疏水性，柔软的感觉和灵活性，同时保留它们的释放特性。
不粘锅的:汽车
当考虑用于汽车应用中的塑料和皮革涂料时，Silikopur 8080分散体与仪表板、方向盘、汽车座椅甚至三元乙丙橡胶(EPDM)组件中的基材都能很好地配合使用。这些三元乙丙橡胶零件广泛应用于汽车门窗成型等领域。Silikopur 8080分散体为EPDM组件提供了巨大的优势，因为它在大范围的温度下具有优越的灵活性，不粘性能和减少与“粘滑”效应相关的吱吱声的能力。这些三元乙丙橡胶涂料使用的传统技术是氟基的，因此对环境有潜在的不利影响。相比之下，无nmp的Silikopur 8080分散体为含氟聚合物提供了一种环保的替代品。
耐化学和耐磨性:地板和家具
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接下来，我们的实验研究了Silikopur 8080分散体与木材基质的性能，重点是耐化学性和耐磨性。由于其疏水特性，改进后的分散体可对啤酒、红酒、白葡萄酒、醋酸、氨、芥末和番茄酱等典型家用化学品提供短期保护。
如表1所示，使用四种不同的配方来评估常见家用物品的耐化学性。公式1和公式2采用丙烯酸乳液A:与公式1中的硅kopur 8080产品共混;并且，在公式2中使用常规PUD。
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从表2的耐化学性测试结果可以明显看出，含有Silikopur 8080的配方在1小时现场测试中提高了耐化学性和耐染色性。公式3和公式4使用了不同的玻璃化转变温度较高的亚克力:与公式3中的硅kopur 8080产品混合;式4中的常规PUD。结果显示了与公式1和公式2中相似的趋势，与传统PUD共混物相比，Silikopur 8080共混物表现出显著的改进。
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在配制木地板和家具涂料时，耐磨性和抗划伤性是关键性能参数。Taber磨损研究证明，30%(总重量)的Silikopur 8080分散体与丙烯酸乳液(表3，配方3)混合后，可显著提高抗磨损性和耐磨性(图5)。
值得注意的是，当使用超过30%的聚氨酯分散体共混物时，如图5数据所示，额外的含量并没有增加耐磨性，反而会降低效果。然而，在30%的混合标记处，与传统PUD相比，Silikopur 8080改性显示出显著的优势。
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图5提供了使用重量为1000克的CS-17轮在500次循环和1000次循环时Taber磨损的图形分析。如图6所示，Silikopur 8080分散体的耐磨性显著提高，在500次循环时重量损失仅为32毫克，在1000次循环时重量损失为64毫克(4,7)。
结论
siilikopur 8080分散体的开发，与聚氨酯分散体的硅酮改性相关的新化学性质，在木材、皮革和塑料等许多不同的应用中显示出优势。当使用Silikopur 8080系统时，数据显示其化学性能、耐腐蚀性和耐磨性以及低温下的灵活性都有所提高。在结果中还注意到与丙烯酸乳液化学混合的能力，以实现更好的性能范围。因此，无论是将Silikopur 8080分散体作为单一粘结剂还是作为树脂加入到混合体系中，涂料制造商和用户都可以提高性能性能，同时保持这些市场所需的美学品质。
本文发表于第37届年度水上研讨会，新奥尔良，2010年。
