技术详细介绍
水性涂料用树脂合成及其涂料研制
一、项目简介
聚氨酯指大分子主链上含有许多氨基甲酸酯基的高分子化合物。它由二（或多）异氰酸酯与二（或多）元醇通过逐步聚合反应生成。聚氨酯是综合性能优秀的合成树脂之一。由于其合成单体品种多、配方调整余地大，可广泛用于涂料、黏合剂、泡沫塑料以及弹性体。
聚氨酯在30年代首次由德国拜耳公司开发成功。60年代以来，聚氨酯在涂料、黏合剂及弹性体行业取得了日益广泛、重要的应用。聚氨酯涂料是一种高性能涂料，其涂膜具有硬度高、附着力强、耐磨性高、耐溶剂性好等优点，故广泛地作为木材、金属及塑料的涂饰。聚氨酯涂料通常可为双组分（2K）和单组分（1K）涂料。双组分涂料其中一个组分为异氰酸酯齐聚物（即多异氰酸酯组分）；另一个组分为含羟基齐聚物（即羟基组分），如含羟基的丙烯酸树酯、聚酯和醇酸树脂等。目前，国内商品化的聚氨酯涂料大都是溶剂型的，含有大量（约60%）可挥发性有机物（VOC）。
水性聚氨酯的研究始自50年代，60、70年代，对水性聚氨酯的研究开发迅速发展，70年代开始工业化生产用作皮革涂饰剂的水性聚氨酯。进入90年代，随着人们环保意识以及环保法规的加强，环境友好的水性聚氨酯的研究、开发日益受到重视，其应用已由皮革涂饰剂不断扩展到涂料、黏合剂等领域，正在逐步占领溶剂型聚氨酯的市场，代表着涂料、黏合剂的发展方向。
双组分水性聚氨酯体系由一种可用水分散的多异氰酸酯和含羟基官能团的齐聚物分散体（或乳液）构成。在这种配方中,多异氰酸酯易分散在水中,但并不溶于水，而是由“多元醇”齐聚物分散体粒子包溶，待水分挥发后，产生交联而成膜。
高官能度羟基分散体的粘度应较低且具有一定表面活性。该齐聚物的羟基与多异氰酸酯交联剂的反应也比与水的反应要快得多。因此,对一个双组分水性体系，在正常的水分挥发期内，醇羟基优先与多异氰酸酯交联剂的异氰酸酯基反应。目前，一些跨国化工企业业已开发了专用于水性聚氨酯配方的多元醇和固化剂。但该项技术属于高新技术，国内、外期刊报道很少，尤其是可水分散的多异氰酸酯的合成极少。
单组分水性聚氨酯涂料只有一个组分，其分子骨架可以是线形的或分支的；也可以是热塑性的或自发、光致、热致交联型的。其特点是施工方便，不存在贮存胶化的危险，但漆膜性能（如硬度、耐磨性、耐化学品性）不及双组分水性聚氨酯。目前单组分水性聚氨酯涂料树脂是一种改性的水性聚氨酯。改性方法很多：如用丙烯酸接枝、环氧树脂及干性油改性等等。
近年来，我们追踪BASF、Bayer、Rhodia、Henkel、ucb及AIR等公司的技术进展；而且，对国内的技术、生产现状也非常了解。
几年来，我们在水性树脂合成方面进行了广泛的研究：（1）建立了缩聚反应分子量控制的理论方法；（2）水性聚氨酯皮革涂饰剂合成；（3）单组分木器漆用水性丙烯酸-聚氨酯分子级杂化体的合成；（4）单组分木器漆用水性聚氨酯树脂、水性聚氨酯油的合成；（5）双单组分木器漆用水性聚氨酯树脂（羟基组分）的合成；（6）工业烤漆用水性聚酯及醇酸树脂合成；另外对水可分散多异氰酸酯的合成也进行了初步探索。
总之，通过上述工作，我们取得了系列化的成果，其中一些产品已经工业化生产，在贵公司的支持下一定能形成一片大的产业，获得很好的经济效益和社会效益。
三、相关可转让项目
1.环氧富锌底漆、环氧云铁中涂漆、氯化橡胶底漆、氯化橡胶面漆及高氯化聚乙烯底漆、高氯化聚乙烯面漆等工业防腐涂料配方、设备及生产工艺成套技术。
2.水性聚氨酯皮革涂饰剂合成技术。
3.水性聚酯、水性聚氨酯、水性氨酯油、水性丙烯酸、水性醇酸涂料用树脂合成技术。
4.水性聚酯（或水性丙烯酸、水性醇酸）氨基烘漆配方、生产工艺。
5.室温干燥聚酯型、纯聚氨酯型双组份水性聚氨酯木器漆配方、生产工艺。
6.单组份水性聚氨酯、水性氨酯油、水性醇酸自干型涂料配方、生产工艺。
7.室温干燥自交联核-壳型水性聚氨酯-丙烯酸树脂杂化体合成技术（最新一代水性木器漆、塑料漆、金属漆用树脂，性能达到国际水平）。
8.水性环氧、水性环氧酯树脂合成技术（正在进行）。
四、基本性能与应用
1.水性聚酯、水性聚氨酯、水性丙烯酸、水性醇酸树脂是一种水分散体，粒子细腻，带兰色荧光，固含量）30%，不含或含有极少量助溶剂，贮存期）一年。
2.上述氨基烘漆主要用于轻工产品、工业产品金属材料的涂饰，其漆膜硬度好、光泽高且丰满，是一种重要的工业涂料产品，用量大。
4.水性丙烯酸、气干型水性醇酸及核-壳型水性聚氨酯-丙烯酸树脂杂化体、水性聚氨酯用于配制单组分木器漆，具有很好的环保性，性价比高，达到或接近溶剂型产品的性能指标。
5.室温干燥聚酯型、纯聚氨酯型双组份水性聚氨酯木器漆是一种高档的水性涂料，其综合性能优于单组分体系，达到了相应溶剂型产品的性能指标。
6.水性丙烯酸-聚氨酯杂化体为最新一代环保型水性黏合剂，配方调整余地大，可广泛用于木材、金属及橡塑材料的粘接，极具发展前景。
7.水性环氧也是当今水性黏合剂用树脂的研究热点之一，主要用作结构胶。
8.树脂原料成本：10元/kg，15元/kg，20元/kg，25元/kg；原材料易购，工艺条件温和，生产设备通用。
五、性能指标
1、核-壳型水性聚氨酯-丙烯酸树脂杂化体性能指标
成本：10-20元/kg；固含量：32%；硬度：>1H;光泽：>85;耐水性：24h无变化；冲击性：50kg.cm；附着力：1-2级。
另外，该体系容易升级，可开发出高档的无黄变产品，对PS、ABS、PVC、玻璃及铝才也有很好的附着力，极具广泛的应用开发潜力。
2、单组分水性涂料用水性聚氨酯、水性氨酯油分散体技术指标
成本15-24元/kg；固含量：35%；硬度：>2H;光泽：>85;耐水性：24h无变化；冲击性：50kg.cm；附着力：1-2级。
3、双组分水性聚氨酯涂料用水性聚氨酯分散体技术指标
成本12-20元/kg；外观：蓝光乳白色液体；固含量：35%p；黏度：20-100mpa.s；羟值：100mgKOH/g（树脂）；pH：6.5-7.5。
八、市场前景
据统计，全世界每年向大气释放碳氢化合物约为2000万吨，其中有机溶剂为1000万吨，大部分是涂料业所为。涂料制造时排放到大气中有机溶剂为涂料产量的2%，涂料涂装过程中挥发到大气中的有机溶剂为涂料量的50%-80%。这些排放到大气中的有机挥发物能够使人中毒甚至导致癌症。
水性漆市场的繁荣将迅速到来，这是我国社会发展的必然；是世界经济大融合的必然；是人类对生存、环境、资源深刻认识的必然。
水性漆的推广，对于资源的合理利用，对环境卫生的改善，对人民的身体健康都是十分有益的。从经济发展的长远利益考虑，我国环保力度定会大大加强。因此，水性木器漆、水性建筑涂料、水性汽车涂料、水性船舶涂料等水性漆、光固化涂料、高固体份涂料及粉末涂料必将获得高速发展。
世界上在30年前就有了水性醇酸漆。近十年来，在日益严格的环境保护法的制约下，水性漆在欧洲以15%的速度递增。我国加入WTO，意味着我国已参与世界经济大循环，国外涂料客商早已将我国作为世界最大的涂料市场。目前，水性漆市场上只有几家外资企业的产品，因为大部分国内企业都在等待“最佳机遇”。我们必须充分地认识到，未来2-3年，如果我们的涂料不能适应环保法规要求，就意味着将在木器漆市场中出局。我国水性木器漆市场竞争激烈的时期已经为时不远了。
水性漆的推出，顺应了涂料市场发展的客观规律，满足了消费者的需求，相信每一位有眼光的企业家都能抓住机遇，“先入为主”，在未来涂料市场的竞争中，创造辉煌的业绩。
九、经济效益
原料成本：10-25元/kg，乳液售价：20-40元/kg，木器漆售价：45-98元/kg。按年产量500t/a，生产成漆年利税为1500万元，生产乳液年利税为1000万元。
十、投资预算
主要设备（按年产量500t/a）：聚合反应釜2套(2000升)、计量槽、高位槽各四个、真空泵二台，等。所需厂房面积：100m2左右；设备投资：50万元。总投资：100万元左右。