成果研究背景、应用领域

双组分水性聚氨酯涂料具有成膜温度低、附着力强、耐磨性好、硬度大以及耐化学品、耐候性好等优越性能，可取代溶剂型聚氨酯涂料，广泛应用于汽车、木器、塑料、工业维护等应用领域的表面装饰和防护。双组分水性聚氨酯涂料是由含OH基的水性多元醇组分与含NCO基的低粘度多异氰酸酯组分组成，其涂膜性能主要由羟基树脂的组成和结构决定。本成果开发了一种新型生物基水性多元醇，可替代传统石油基产品应用于制备双组分水性聚氨酯涂料。

技术突破与创新

利用天然可再生资源萜烯的衍生物萜烯马来酸酐缩水甘油酯型环氧树脂（TME）或氢化萜烯马来酸酐缩水甘油酯型环氧树脂（HTME）与聚乙二醇（PEG）、小分子羟基扩链剂在催化剂作用下反应合成多元醇产物，可直接分散在水中得到自乳化非离子型萜烯基环氧树脂多元醇乳液。制造方法简便，制造过程清洁。反应过程无溶剂，乳液分散稳定性好。多元醇树脂的羟值随小分子扩链剂的用量可调。自乳化非离子型萜烯基环氧树脂多元醇乳液应用到双组分水性聚氨酯中，获得的聚合物性能优良。将萜烯基环氧树脂以水性多元醇形式引入双组分水性聚氨酯体系，将其刚性、耐热性、耐化学性等优异性能与聚氨酯的弹性、柔韧性以及水性体系的低污染性、安全性有机结合，实现环氧树脂与聚氨酯在水性体系中的复合改性。

经济技术指标、投资规模

本成果开发的自乳化非离子型萜烯基环氧树脂多元醇的羟值随小分子扩链剂的用量可调，羟值范围100～300 mg/g，乳液的Z均粒径范围为100～1000nm。制造方法简便，制造过程清洁。反应过程无溶剂，乳液分散稳定性好。制备的双组分水性聚氨酯漆膜耐热性能及机械力学性能优异。冲击强度>50 cm，附着力1级，柔韧性0.5 mm，铅笔硬度达2H。

应用前景及经济社会效益

水性涂料以水为分散介质，具有不燃、无毒、低污染、工艺清洁和安全节能等优点，属于环保型涂料。2014年全球水性涂料市场需求为2054万吨，预计到2022年将达到3271万吨，年平均增长率达6% 。水性聚氨酯预计将成为增长最快的涂料用树脂品种，2015～2022的年增长率将达7.5%，推动其增长的主要原因是其比其他树脂更优异的性能。因此双组分水性聚氨酯作为水性聚氨酯树脂中的高端品种，具有广阔的市场应用前景。本成果开发的自乳化非离子型萜烯基环氧树脂多元醇作为羟基组分与聚异氰酸酯配合组成的双组分水性聚氨酯体系，漆膜耐热性能及机械力学性能优异，可广泛应用于涂料，粘合剂等水性聚合物体系。