聚氨酯常用助剂在水性聚氨酯和低VOCs体系中的应用前景
聚氨酯常用助剂在水性聚氨酯和低VOCs体系中的应用前景
说到聚氨酯，很多人第一反应可能是“哦，那个做沙发的材料吧？”其实不然，聚氨酯（PU）的应用范围远比我们想象的要广泛得多。从汽车座椅到运动鞋底，从建筑保温材料到涂料、胶黏剂，聚氨酯几乎无处不在。随着环保法规日益严格，特别是对挥发性有机化合物（VOCs）排放的限制越来越严苛，水性聚氨酯和低VOCs体系逐渐成为行业发展的主流方向。
在这股绿色转型的大潮中，助剂的作用不容小觑。它们就像是烹饪时的调味料，虽然用量不多，却能决定终成品的口感与品质。那么，这些“调味料”到底有哪些？它们在水性聚氨酯和低VOCs体系中又扮演着怎样的角色呢？本文就带你走进这个看似枯燥实则妙趣横生的世界。
一、水性聚氨酯与低VOCs体系的发展背景
水性聚氨酯是以水为分散介质的一类聚氨酯材料，其大优势在于低VOCs排放，符合当前环保趋势。而低VOCs体系则是指通过各种手段将传统溶剂型聚氨酯中的有害挥发物降到低甚至接近零排放的体系。
这两类体系近年来发展迅猛，尤其在涂料、胶黏剂、纺织涂层等领域表现突出。但与此同时，它们也面临着一些挑战，比如成膜性能差、干燥速度慢、耐水性弱等问题。这时候，助剂就派上了用场。
二、常见的聚氨酯助剂及其作用机制
在聚氨酯体系中，常用的助剂种类繁多，主要包括润湿分散剂、消泡剂、流平剂、增稠剂、成膜助剂、交联剂等。每一种助剂都有其特定的功能，下面我们就来一一拆解。
1. 润湿分散剂：让颜料“喝饱水”
水性体系中，由于水的表面张力较高，颜料粒子容易聚集，导致涂膜出现色斑、浮色等问题。润湿分散剂就像是一位“调酒师”，它能让颜料颗粒均匀地“喝饱水”，从而实现良好的分散效果。
| 助剂类型 | 常见品牌 | 功能特点 |
|---|---|---|
| 阴离子型 | Tego Wet系列 | 提高基材润湿性，增强附着力 |
| 非离子型 | BYK-154 | 改善流平性和光泽 |
| 聚合物型 | Disperbyk-190 | 高效稳定颜料悬浮 |
2. 消泡剂：消除气泡，还你一个“光滑脸蛋”
在搅拌或施工过程中，气泡很容易混入体系中，形成针孔、缩孔等缺陷。消泡剂的作用就是迅速打破这些气泡，恢复涂层的平整度。
| 助剂类型 | 常见品牌 | 功能特点 |
|---|---|---|
| 矿物油类 | Foamstar A10 | 成本低，适用于一般场合 |
| 有机硅类 | Tego Defoamer系列 | 消泡速度快，适合高速喷涂 |
| 聚醚改性硅酮 | BYK-024 | 兼具消泡与抑泡功能 |
3. 流平剂：让涂层“躺得更舒服一点”
流平剂的作用是改善涂膜表面的流动性，减少橘皮、刷痕等缺陷。可以把它想象成给涂层“按摩”，让它自然舒展。
| 助剂类型 | 常见品牌 | 功能特点 |
|---|---|---|
| 有机硅流平剂 | BYK-348 | 提高光泽和平整度 |
| 氟碳改性流平剂 | Capstone FS-63 | 极佳的润湿性和滑爽感 |
| 丙烯酸酯流平剂 | EFKA PL系列 | 环保型，适用于食品包装领域 |
4. 增稠剂：控制粘度，让你“浓淡相宜”
增稠剂的主要任务是调节体系粘度，防止施工过程中的流挂现象。根据结构不同，可分为缔合型、纤维素型和碱溶胀型。
| 助剂类型 | 常见品牌 | 功能特点 |
|---|---|---|
| 缔合型增稠剂 | RM-8W | 抗飞溅，手感好 |
| 羟乙基纤维素（HEC） | Natrosol Plus | 稳定性强，适用于乳胶漆 |
| 碱溶胀型增稠剂 | ASE-60 | pH敏感型，适合内墙涂料 |
5. 成膜助剂：让水性树脂也能“抱团取暖”
水性聚氨酯在低温下难以成膜，成膜助剂就是帮助树脂颗粒在较低温度下融合成连续膜层的关键。不过要注意的是，这类助剂往往含有一定量的VOCs，因此在低VOCs体系中需谨慎使用。
| 助剂类型 | 常见品牌 | 功能特点 |
|---|---|---|
| 醇酯类 | Coalesol EP系列 | 成膜效率高，气味小 |
| 酯类溶剂 | Texanol | 广泛用于水性木器漆 |
| 生物基成膜助剂 | BioCoat系列 | 可再生资源，环保友好 |
6. 交联剂：给分子链“搭桥铺路”
交联剂的作用是提高聚氨酯的耐化学品性、耐磨性和机械强度。常见类型包括氮丙啶类、环氧类、碳化二亚胺类等。
| 助剂类型 | 常见品牌 | 功能特点 |
|---|---|---|
| 醇酯类 | Coalesol EP系列 | 成膜效率高，气味小 |
| 酯类溶剂 | Texanol | 广泛用于水性木器漆 |
| 生物基成膜助剂 | BioCoat系列 | 可再生资源，环保友好 |
6. 交联剂：给分子链“搭桥铺路”
交联剂的作用是提高聚氨酯的耐化学品性、耐磨性和机械强度。常见类型包括氮丙啶类、环氧类、碳化二亚胺类等。
| 助剂类型 | 常见品牌 | 功能特点 |
|---|---|---|
| 氮丙啶交联剂 | CX-100 | 固化快，适配性广 |
| 环氧交联剂 | EPIKOTE Resin | 耐高温性能优异 |
| 碳化二亚胺类 | Staboxol I | 适合双组分体系，耐水性好 |
三、助剂在水性聚氨酯和低VOCs体系中的应用实例分析
实例一：水性木器涂料
水性木器涂料对光泽、硬度、耐水性要求较高。此时通常需要添加：
- 润湿分散剂：如BYK-154，提升颜料润湿性；
- 流平剂：BYK-348，保证漆面光滑；
- 成膜助剂：Texanol，确保低温成膜；
- 交联剂：CX-100，增强漆膜性能。
这样一套组合拳打下来，不仅解决了水性涂料常见的问题，还能达到接近溶剂型涂料的性能指标。
实例二：水性胶黏剂
在胶黏剂领域，尤其是复合薄膜用胶，环保和粘接强度是关键。助剂选择上建议：
- 增稠剂：ASE-60，提供良好施工性；
- 润湿剂：Tego Wet系列，增强基材附着力；
- 交联剂：Staboxol I，提高剥离强度。
这种搭配既能满足低VOCs要求，又能保持优异的粘接性能，深受市场欢迎。
实例三：低VOCs建筑涂料
建筑涂料对环保要求极高，必须尽量避免使用含VOCs的助剂。此时可选用：
- 生物基成膜助剂：如BioCoat系列；
- 氟碳流平剂：Capstone FS-63，兼具润湿与流平；
- 消泡剂：Tego Defoamer系列，快速破泡。
这样的配方设计，既符合环保标准，又能保持良好的施工性能和外观质量。
四、未来发展趋势与挑战
随着人们对健康和环境的关注不断提升，水性聚氨酯和低VOCs体系将继续扩大市场份额。然而，这也对助剂提出了更高的要求：
- 更低的VOCs含量：开发更多零VOC或生物基助剂；
- 多功能一体化：一款助剂具备多种功能，简化配方；
- 更强的兼容性：适应不同体系和工艺条件；
- 智能化响应：如pH响应型增稠剂、温控释放型助剂等。
目前，国内外许多科研机构和企业已经开始布局这一领域。例如，德国BASF、美国Dow、荷兰DSM等公司纷纷推出新型环保助剂产品，国内如万华化学、巴陵石化也在积极跟进。
五、结语：助剂虽小，作用不小
在这个追求绿色、可持续的时代，聚氨酯助剂不再是“配角”，而是推动整个行业进步的重要力量。它们或许不像树脂那样显眼，但却像隐形英雄一样默默支撑着每一滴涂料、每一块泡沫、每一根织带的诞生。
正如一句老话所说：“细节决定成败?！痹谒跃郯滨ズ偷蚔OCs体系中，助剂的选择与搭配，正是那个决定成败的“细节”。
参考文献：
- Liu, H., et al. (2020). Waterborne Polyurethane: Synthesis and Application. Progress in Organic Coatings, 147, 105823.
- Zhang, Y., et al. (2019). Low VOC Waterborne Coatings: Challenges and Opportunities. Journal of Coatings Technology and Research, 16(4), 845–855.
- Kim, J., & Lee, S. (2021). Recent Advances in Eco-Friendly Additives for Waterborne Polyurethanes. Polymer Reviews, 61(2), 213–235.
- 王志刚, 李晓明. (2022). 水性聚氨酯助剂研究进展. 化工新型材料, 50(3), 45–49.
- 张磊, 刘洋. (2021). 低VOCs水性涂料中助剂的应用研究. 涂料工业, 51(6), 60–65.
- BASF Technical Data Sheet. (2023). Additives for Waterborne Systems. Ludwigshafen, Germany.
- Dow Chemical Company. (2022). Sustainable Solutions for Low VOC Coatings. Midland, USA.
如果你读到这里还没打哈欠，那恭喜你，已经成为一名聚氨酯助剂的小专家了！下次看到沙发、鞋子或者墙面涂料的时候，不妨想想背后那些默默奉献的“小精灵”们——它们，才是真正的幕后英雄。
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公司其它产品展示:
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NT CAT T-12 适用于室温固化有机硅体系，快速固化。
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NT CAT UL1 适用于有机硅体系和硅烷改性聚合物体系，中等催化活性，活性略低于T-12。
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NT CAT UL22 适用于有机硅体系和硅烷改性聚合物体系，活性比T-12高，优异的耐水解性能。
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NT CAT UL28 适用于有机硅体系和硅烷改性聚合物体系，该系列催化剂中活性高，常用于替代T-12。
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NT CAT UL30 适用于有机硅体系和硅烷改性聚合物体系，中等催化活性。
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NT CAT UL50 适用于有机硅体系和硅烷改性聚合物体系，中等催化活性。
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NT CAT UL54 适用于有机硅体系和硅烷改性聚合物体系，中等催化活性，耐水解性良好。
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NT CAT SI220 适用于有机硅体系和硅烷改性聚合物体系，特别推荐用于MS胶，活性比T-12高。
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NT CAT MB20 适用有机铋类催化剂，可用于有机硅体系和硅烷改性聚合物体系，活性较低，满足各类环保法规要求。
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NT CAT DBU 适用有机胺类催化剂，可用于室温硫化硅橡胶，满足各类环保法规要求。