聚氨酯常用助劑在水性聚氨酯和低VOCs體系中的應(yīng)用前景

說(shuō)到聚氨酯，很多人第一反應(yīng)可能是“哦，那個(gè)做沙發(fā)的材料吧？”其實(shí)不然，聚氨酯（PU）的應(yīng)用范圍遠(yuǎn)比我們想象的要廣泛得多。從汽車(chē)座椅到運(yùn)動(dòng)鞋底，從建筑保溫材料到涂料、膠黏劑，聚氨酯幾乎無(wú)處不在。隨著環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格，特別是對(duì)揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）排放的限制越來(lái)越嚴(yán)苛，水性聚氨酯和低VOCs體系逐漸成為行業(yè)發(fā)展的主流方向。

在這股綠色轉(zhuǎn)型的大潮中，助劑的作用不容小覷。它們就像是烹飪時(shí)的調(diào)味料，雖然用量不多，卻能決定終成品的口感與品質(zhì)。那么，這些“調(diào)味料”到底有哪些？它們?cè)谒跃郯滨ズ偷蚔OCs體系中又扮演著怎樣的角色呢？本文就帶你走進(jìn)這個(gè)看似枯燥實(shí)則妙趣橫生的世界。

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一、水性聚氨酯與低VOCs體系的發(fā)展背景

水性聚氨酯是以水為分散介質(zhì)的一類(lèi)聚氨酯材料，其大優(yōu)勢(shì)在于低VOCs排放，符合當(dāng)前環(huán)保趨勢(shì)。而低VOCs體系則是指通過(guò)各種手段將傳統(tǒng)溶劑型聚氨酯中的有害揮發(fā)物降到低甚至接近零排放的體系。

這兩類(lèi)體系近年來(lái)發(fā)展迅猛，尤其在涂料、膠黏劑、紡織涂層等領(lǐng)域表現(xiàn)突出。但與此同時(shí)，它們也面臨著一些挑戰(zhàn)，比如成膜性能差、干燥速度慢、耐水性弱等問(wèn)題。這時(shí)候，助劑就派上了用場(chǎng)。

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二、常見(jiàn)的聚氨酯助劑及其作用機(jī)制

在聚氨酯體系中，常用的助劑種類(lèi)繁多，主要包括潤(rùn)濕分散劑、消泡劑、流平劑、增稠劑、成膜助劑、交聯(lián)劑等。每一種助劑都有其特定的功能，下面我們就來(lái)一一拆解。

1. 潤(rùn)濕分散劑：讓顏料“喝飽水”

水性體系中，由于水的表面張力較高，顏料粒子容易聚集，導(dǎo)致涂膜出現(xiàn)色斑、浮色等問(wèn)題。潤(rùn)濕分散劑就像是一位“調(diào)酒師”，它能讓顏料顆粒均勻地“喝飽水”，從而實(shí)現(xiàn)良好的分散效果。

助劑類(lèi)型	常見(jiàn)品牌	功能特點(diǎn)
陰離子型	Tego Wet系列	提高基材潤(rùn)濕性，增強(qiáng)附著力
非離子型	BYK-154	改善流平性和光澤
聚合物型	Disperbyk-190	高效穩(wěn)定顏料懸浮

2. 消泡劑：消除氣泡，還你一個(gè)“光滑臉蛋”

在攪拌或施工過(guò)程中，氣泡很容易混入體系中，形成針孔、縮孔等缺陷。消泡劑的作用就是迅速打破這些氣泡，恢復(fù)涂層的平整度。

助劑類(lèi)型	常見(jiàn)品牌	功能特點(diǎn)
礦物油類(lèi)	Foamstar A10	成本低，適用于一般場(chǎng)合
有機(jī)硅類(lèi)	Tego Defoamer系列	消泡速度快，適合高速?lài)娡?/td>
聚醚改性硅酮	BYK-024	兼具消泡與抑泡功能

3. 流平劑：讓涂層“躺得更舒服一點(diǎn)”

流平劑的作用是改善涂膜表面的流動(dòng)性，減少橘皮、刷痕等缺陷?？梢园阉胂蟪山o涂層“按摩”，讓它自然舒展。

助劑類(lèi)型	常見(jiàn)品牌	功能特點(diǎn)
有機(jī)硅流平劑	BYK-348	提高光澤和平整度
氟碳改性流平劑	Capstone FS-63	極佳的潤(rùn)濕性和滑爽感
丙烯酸酯流平劑	EFKA PL系列	環(huán)保型，適用于食品包裝領(lǐng)域

4. 增稠劑：控制粘度，讓你“濃淡相宜”

增稠劑的主要任務(wù)是調(diào)節(jié)體系粘度，防止施工過(guò)程中的流掛現(xiàn)象。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，可分為締合型、纖維素型和堿溶脹型。

助劑類(lèi)型	常見(jiàn)品牌	功能特點(diǎn)
締合型增稠劑	RM-8W	抗飛濺，手感好
羥乙基纖維素（HEC）	Natrosol Plus	穩(wěn)定性強(qiáng)，適用于乳膠漆
堿溶脹型增稠劑	ASE-60	pH敏感型，適合內(nèi)墻涂料

5. 成膜助劑：讓水性樹(shù)脂也能“抱團(tuán)取暖”

水性聚氨酯在低溫下難以成膜，成膜助劑就是幫助樹(shù)脂顆粒在較低溫度下融合成連續(xù)膜層的關(guān)鍵。不過(guò)要注意的是，這類(lèi)助劑往往含有一定量的VOCs，因此在低VOCs體系中需謹(jǐn)慎使用。

助劑類(lèi)型	常見(jiàn)品牌	功能特點(diǎn)
醇酯類(lèi)	Coalesol EP系列	成膜效率高，氣味小
酯類(lèi)溶劑	Texanol	廣泛用于水性木器漆
生物基成膜助劑	BioCoat系列	可再生資源，環(huán)保友好

6. 交聯(lián)劑：給分子鏈“搭橋鋪路”

交聯(lián)劑的作用是提高聚氨酯的耐化學(xué)品性、耐磨性和機(jī)械強(qiáng)度。常見(jiàn)類(lèi)型包括氮丙啶類(lèi)、環(huán)氧類(lèi)、碳化二亞胺類(lèi)等。

助劑類(lèi)型	常見(jiàn)品牌	功能特點(diǎn)
醇酯類(lèi)	Coalesol EP系列	成膜效率高，氣味小
酯類(lèi)溶劑	Texanol	廣泛用于水性木器漆
生物基成膜助劑	BioCoat系列	可再生資源，環(huán)保友好

6. 交聯(lián)劑：給分子鏈“搭橋鋪路”

交聯(lián)劑的作用是提高聚氨酯的耐化學(xué)品性、耐磨性和機(jī)械強(qiáng)度。常見(jiàn)類(lèi)型包括氮丙啶類(lèi)、環(huán)氧類(lèi)、碳化二亞胺類(lèi)等。

助劑類(lèi)型	常見(jiàn)品牌	功能特點(diǎn)
氮丙啶交聯(lián)劑	CX-100	固化快，適配性廣
環(huán)氧交聯(lián)劑	EPIKOTE Resin	耐高溫性能優(yōu)異
碳化二亞胺類(lèi)	Staboxol I	適合雙組分體系，耐水性好

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三、助劑在水性聚氨酯和低VOCs體系中的應(yīng)用實(shí)例分析

實(shí)例一：水性木器涂料

水性木器涂料對(duì)光澤、硬度、耐水性要求較高。此時(shí)通常需要添加：

• 潤(rùn)濕分散劑：如BYK-154，提升顏料潤(rùn)濕性；
• 流平劑：BYK-348，保證漆面光滑；
• 成膜助劑：Texanol，確保低溫成膜；
• 交聯(lián)劑：CX-100，增強(qiáng)漆膜性能。

這樣一套組合拳打下來(lái)，不僅解決了水性涂料常見(jiàn)的問(wèn)題，還能達(dá)到接近溶劑型涂料的性能指標(biāo)。

實(shí)例二：水性膠黏劑

在膠黏劑領(lǐng)域，尤其是復(fù)合薄膜用膠，環(huán)保和粘接強(qiáng)度是關(guān)鍵。助劑選擇上建議：

• 增稠劑：ASE-60，提供良好施工性；
• 潤(rùn)濕劑：Tego Wet系列，增強(qiáng)基材附著力；
• 交聯(lián)劑：Staboxol I，提高剝離強(qiáng)度。

這種搭配既能滿(mǎn)足低VOCs要求，又能保持優(yōu)異的粘接性能，深受市場(chǎng)歡迎。

實(shí)例三：低VOCs建筑涂料

建筑涂料對(duì)環(huán)保要求極高，必須盡量避免使用含VOCs的助劑。此時(shí)可選用：

• 生物基成膜助劑：如BioCoat系列；
• 氟碳流平劑：Capstone FS-63，兼具潤(rùn)濕與流平；
• 消泡劑：Tego Defoamer系列，快速破泡。

這樣的配方設(shè)計(jì)，既符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，又能保持良好的施工性能和外觀質(zhì)量。

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四、未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)與挑戰(zhàn)

隨著人們對(duì)健康和環(huán)境的關(guān)注不斷提升，水性聚氨酯和低VOCs體系將繼續(xù)擴(kuò)大市場(chǎng)份額。然而，這也對(duì)助劑提出了更高的要求：

1. 更低的VOCs含量：開(kāi)發(fā)更多零VOC或生物基助劑；
2. 多功能一體化：一款助劑具備多種功能，簡(jiǎn)化配方；
3. 更強(qiáng)的兼容性：適應(yīng)不同體系和工藝條件；
4. 智能化響應(yīng)：如pH響應(yīng)型增稠劑、溫控釋放型助劑等。

目前，國(guó)內(nèi)外許多科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始布局這一領(lǐng)域。例如，德國(guó)BASF、美國(guó)Dow、荷蘭DSM等公司紛紛推出新型環(huán)保助劑產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)如萬(wàn)華化學(xué)、巴陵石化也在積極跟進(jìn)。

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五、結(jié)語(yǔ)：助劑雖小，作用不小

在這個(gè)追求綠色、可持續(xù)的時(shí)代，聚氨酯助劑不再是“配角”，而是推動(dòng)整個(gè)行業(yè)進(jìn)步的重要力量。它們或許不像樹(shù)脂那樣顯眼，但卻像隱形英雄一樣默默支撐著每一滴涂料、每一塊泡沫、每一根織帶的誕生。

正如一句老話(huà)所說(shuō)：“細(xì)節(jié)決定成敗?！痹谒跃郯滨ズ偷蚔OCs體系中，助劑的選擇與搭配，正是那個(gè)決定成敗的“細(xì)節(jié)”。

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參考文獻(xiàn)：

1. Liu, H., et al. (2020). Waterborne Polyurethane: Synthesis and Application. Progress in Organic Coatings, 147, 105823.
2. Zhang, Y., et al. (2019). Low VOC Waterborne Coatings: Challenges and Opportunities. Journal of Coatings Technology and Research, 16(4), 845–855.
3. Kim, J., & Lee, S. (2021). Recent Advances in Eco-Friendly Additives for Waterborne Polyurethanes. Polymer Reviews, 61(2), 213–235.
4. 王志剛, 李曉明. (2022). 水性聚氨酯助劑研究進(jìn)展. 化工新型材料, 50(3), 45–49.
5. 張磊, 劉洋. (2021). 低VOCs水性涂料中助劑的應(yīng)用研究. 涂料工業(yè), 51(6), 60–65.
6. BASF Technical Data Sheet. (2023). Additives for Waterborne Systems. Ludwigshafen, Germany.
7. Dow Chemical Company. (2022). Sustainable Solutions for Low VOC Coatings. Midland, USA.

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如果你讀到這里還沒(méi)打哈欠，那恭喜你，已經(jīng)成為一名聚氨酯助劑的小專(zhuān)家了！下次看到沙發(fā)、鞋子或者墻面涂料的時(shí)候，不妨想想背后那些默默奉獻(xiàn)的“小精靈”們——它們，才是真正的幕后英雄。

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公司其它產(chǎn)品展示:

• NT CAT T-12 適用于室溫固化有機(jī)硅體系，快速固化。

• NT CAT UL1 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，中等催化活性，活性略低于T-12。

• NT CAT UL22 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，活性比T-12高，優(yōu)異的耐水解性能。

• NT CAT UL28 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，該系列催化劑中活性高，常用于替代T-12。

• NT CAT UL30 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，中等催化活性。

• NT CAT UL50 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，中等催化活性。

• NT CAT UL54 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，中等催化活性，耐水解性良好。

• NT CAT SI220 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，特別推薦用于MS膠，活性比T-12高。

• NT CAT MB20 適用有機(jī)鉍類(lèi)催化劑，可用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，活性較低，滿(mǎn)足各類(lèi)環(huán)保法規(guī)要求。

• NT CAT DBU 適用有機(jī)胺類(lèi)催化劑，可用于室溫硫化硅橡膠，滿(mǎn)足各類(lèi)環(huán)保法規(guī)要求。