溶剂性油改性聚氨酯树脂用于配制木材和金属涂料。这些单包系统在承包商和DIY市场上找到了很大的接受度，因为它们易于使用和优越的性能。然而，它们的挥发性有机化合物含量很高，通常每加仑约3.7磅。
替代技术如聚氨酯分散体和2022世界杯八强水位分析丙烯酸乳液或两者的组合已在市场上存在多年。这些产品符合单一包装、易于使用、低voc系统的市场标准，但与它们的溶剂型前辈相比，性能成本较低。这些“漆干”技术通过水和助溶剂的蒸发形成2022世界杯八强水位分析热塑性薄膜。一般来说，丙烯酸漆干燥系统缺乏耐磨性，所有替代技术都缺乏更坚固的交联溶剂载系统的耐化学性。2022世界杯八强水位分析
为适应市场需求，研制了水性油改性聚氨酯树脂。WB omu通过空气氧化的方式进行固化，弥补了旧的非挥发性有机化合物溶剂型系统与替代水性技术(如聚氨酯分散体和丙烯酸乳液)之间的性能差距。2022世界杯八强水位分析市场对第一代产品的反应非常积极。该产品的优点包括低挥发性有机化合物含量，易于使用和清理，快速重涂时间，以及优越的化学和耐溶剂性。基于第一代WB OMU的配方涂料通常重量为1.6磅。每加仑VOC。
最近，第二代WB OMU已经被引进。该产品保持第一代的性能，但表现出相当少的应用和在罐内发黄。
实验
使用适用于木材表面的标准聚氨酯涂料配方合成并配制了水性油改性聚氨酯。本研究评估的树脂名为Spensol®F-97，是第二代WB OMU。本文讨论了纯树脂的合成工艺及物理性能。然后将水上OMU与以下商业系统进行比较。- 样品A -常规溶剂型OMU清漆，Spenkel®F-77-M-60
- 样本B -第一代水性OMU清漆，Spensol®F-96
- 样品C -第二代水性OMU清漆，Spensol®F-97
- 样品D -一种商用丙烯酸清漆(含有少量PUD)
- 样品E -聚氨酯分散体/丙烯酸混合清漆(50/50混合)
- 样品F - A直聚氨酯分散清漆
研究了在第二代水性OMU中掺加丙烯酸乳液的效果。
合成
采用典型的预聚体工艺合成了自交联WB omu。 1、2 反应方案如图1所示。与传统的水性聚氨酯合成的主要区别是使用油酯作为omu中的软段。该反应涉及使用oh功能的油酯，二甲基丙酸和二异氰酸酯形成异氰酸酯端部预聚体。预聚物用叔胺中和后分散到水中。然后使用胺扩链剂来扩展预聚体。预聚体制备采用NMP共溶剂，固相含量控制在32% ~ 33%。
水性OMU交联
溶剂性和水性油改性聚氨酯性能的关键是它们的氧化交联能力。水性omu的固化分为两步。第一步是从涂层中蒸发水分和助溶剂，形成坚硬的热塑性薄膜。随后，聚合物通过油中的不饱和进行氧化交联，形成三维结构。大约需要4到7天，薄膜才能达到最终性能。与热塑性聚氨酯分散体(pud)和丙烯酸乳液相比，不溶性三维网络的交联和形成是其优越的化学和耐溶剂性的主要原因。交联反应通常由锰和钴金属盐的包裹物加速。交联反应示意图如图2所示。第一代和第二代WB OMU最显著的区别是油酯的选择。通过对油的适当选择，第二代系统比第一代WB OMU或其溶剂型前辈显示出更少的黄变。对低黄变产品的需求是为了响应市场对聚氨酯的需求，以有效地与透明丙烯酸酯和pud竞争。这适用于“在”颜色和应用的颜色。
第二代WB OMU的典型性能如表1所示，OMU的制备程序如表2所示。测试遵循ASTM方法。第一代WB OMU和SB OMU的配方见附录1，该附录将在本文的在线版本www.donnaworks4u.com中出现。
结果与讨论
前情提要，Petschke和Ingle 3，4 检查了第一代WB OMU (Spensol®F-96)在清漆配方中对商业溶剂型OMU的性能。Spensol F-96是本文的主题第二代Spensol F-97的直接前身。结果表明，第一代水性OMU的干燥时间明显短于其溶剂型前辈(见表3)。干燥时间对于承包商来说尤其重要，它是第二次和后续涂层可以使用的时间量的指标。
通过Taber磨损测量的7天硬度表明，与溶剂型OMU相比，水性OMU在7天后达到了更高的硬度水平。硬度在商业市场上是一个至关重要的衡量标准，因为它表明地板或木材表面“恢复全面服务”。表4中的结果显示，在Tabor磨损过程中，其Tukon硬度更好，重量损失减少了约27%。
Petschke和Ingle根据ASTM D-1308进一步评估了耐化学性。表6中的数据显示，第一代WB OMU的耐化学性与其溶剂型前辈几乎相同。传统OMU的总分为90分，平均为4.1分，而水上OMU的总分为93分，平均为4.4分。
作为溶剂型omu的替代品，第一代水性omu已经非常成功地满足了市场的需求。在更加环保的系统中，它们的性能与溶剂型产品相同，甚至更好。本研究中的样品A和B分别为444克/升和200克/升，减少了超过50%的挥发性有机化合物。
与其他水上技术的比较2022世界杯八强水位分析
水性OMU不仅旨在满足溶剂型产品的兼容需求，还旨在与丙烯酸树脂、pud及其混合物等透明木器涂料竞争。因此，重要的是建立他们的基准性能与这些替代系统。作者将第二代水性OMU与第一代WB OMU以及替代水性丙烯酸和聚氨酯分散体进行了比较。选择第二代是因为其改进的抗黄变性能，使其与透明木材系统更具可比性。同样，研究的关键性能是干燥时间、黄变、硬度、染色和耐化学性。图3显示了测试系统的干燥时间结果。第二代WB OMU保持了第一代WB OMU的干燥时间显著改善，与其他竞争技术相当。2022世界杯八强水位分析
第二代WB OMU比溶剂型或第一代产品黄变少得多。表5中的数据显示WB OMU的变黄水平接近PUD的水平。就其性质而言，油改性聚氨酯在一定程度上呈黄色;事实上，颜色的发展被认为是一个可取的特征，因为它增加了木材表面的温暖和丰富。然而，in-can颜色是第二代WB OMU成功解决的一个问题。样品D和E的黄度没有测量，但它们预计与样品F的PUD相似。
测量了所有清漆的染色、化学和耐溶剂性，并包括先前在溶剂型OMU上生成的数据。根据ASTM D-1308标准，在恒温恒湿条件下干燥7天后收集所有数据。溶剂型和水性omu的交联能力显著提高了它们的耐化学性。这在热塑性丙烯酸和聚氨酯分散体中没有看到。耐化学和耐溶剂性数据见表6。
综合和平均值的评价表明，第一代和第二代WB OMU优于传统的溶剂型OMU，明显优于竞争对手的热塑性产品。总体而言，除了10%氢氧化钠溶液暴露外，水性omu在几乎所有方面都更好。这是包括醇酸在内的大多数油改性产品的典型结果，也是唯一替代体系的性能始终更好的领域。
如前所述，与SB OMU相比，第一代和第二代OMU的硬度和耐磨性有所提高。与丙烯和丙烯/聚氨酯共混物相比，WB OMU表现出更高的斯瓦氏硬度和铅笔硬度以及更好的耐磨性。与WB OMU相比，PUD具有更好的磨损性和方向性，但损失了抗损伤性，如表7所示。
与丙烯酸树脂的共混研究
丙烯酸树脂通常添加到PUD和水性omu中，以降低成品涂料或清漆的配方成本。与任何混合产品一样，在性能和成本之间需要权衡。为了评估这一效果，在第二代WB OMU配方中加入了0%至30%的丙烯酸。在这个测试中，使用了一种商用丙烯酸树脂来确定对耐磨性和其他性能的影响。图4显示了在WB OMU中添加丙烯酸树脂的效果。
由图可知，当丙烯酸树脂添加量为10%或20%时，泰伯耐磨性能略有下降，当添加量为30%时，泰伯耐磨性能显著下降。此外，在20%和30%的丙烯酸含量下，抗逆性都有明显的下降。图4中每个柱的上方显示了对损坏阻力的主观测量。
对于实际配方，添加10%至最多20%的丙烯酸树脂是降低配方涂料成本而不严重损失性能的最佳选择。这对于木地板涂料尤其重要，因为耐磨和抗损伤对地板的长期耐用性至关重要。在垂直表面应用中，涂层或清漆不受相同水平的磨损，因此不那么重要。
结论
本文介绍了水性油改性聚氨酯树脂的合成及其性能特点。水性OMU的合成类似于典型的水性聚氨酯聚合技术，但添加了脂肪酸油作为软段改进剂和交联位点。水性油改性聚氨酯的固化分为两步。第一步是将清漆中的水和助溶剂蒸发，形成热塑性薄膜，然后在油段中的双键上进行交联。当将WB OMU与溶剂型OMU进行比较时，发现了更好的物理性能，如硬度和耐磨性以及接近等效的耐化学性。
与一些市售的丙烯酸和聚氨酯分散体相比，水性OMU在所有方面都具有优越的物理和化学性能，除了耐磨性，PUD更好。
最后，研究了添加10% ~ 30%丙烯酸树脂对降低配方涂料成本的效果。结果表明，添加20%的丙烯酸对耐磨性没有显著影响。但是，超过30%的水平会导致性能显著下降，因此不建议使用。与任何混合工作一样，配方师必须仔细权衡成本/性能的权衡。
综上所述，水性油改性聚氨酯树脂在性能、成本和环境友好性方面是溶剂性油改性聚氨酯的最佳替代品。它们还提供了丙烯酸树脂和聚氨酯分散体的一种有吸引力的替代品，在应用中需要良好的易用性、硬度、耐磨性和耐化学性以及环保性的结合。
致谢
作者希望感谢Glenn Petschke、Mike Ingle和Alicia Taylor、Mike Ellison以及Reichhold Inc.实验室的工作人员在本文中的帮助。本文基于1999年2月15-17日在内华达州雷诺举行的西方涂料学会第24届两年一次的研讨会和展览上发表的一篇论文。
有关树脂的更多信息，请联系Reichhold Inc.， 2400 Ellis Road, Durham, NC。27703.
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