概述

乳膠漆和環氧漆是目前墻面漆和地坪漆中的主流技術。隨著市場對建筑涂料性能要求的提高，聚氨酯涂料也在高性能建筑漆領域得以應用，雙組份脂肪族聚氨酯涂料以其卓越的耐候性、耐化學品性、剛柔相濟性、耐磨及抗劃傷性能而成為高性能墻面及地坪漆的技術。然而，傳統的溶劑型聚氨酯涂料的性能雖優，但其較大的氣味、較高的揮發性有機化合物含量，及易燃易爆的特性，限制了該技術的使用，尤其是室內應用。創新的雙組份水性聚氨酯技術和聚天門冬氨酸酯技術貼合了市場的發展趨勢，即：高性能、環保及高效率。

水性聚氨酯技術可應用于地坪漆和墻面漆。對于地坪漆，雙組份水性聚氨酯主要作為面漆使用，用于保護諸如無溶劑環氧及聚氨酯中涂，提供更好的耐磨性、耐化學品性和耐候性，適合的應用場合包括：辦公室、大堂、展示廳、倉庫、超市、學校、球場及車間等。對于墻面漆，雙組份水性聚氨酯可稱得上是一種具有功能性的高性能面漆，可實現易清潔、抗沾污、耐酸雨及抗涂鴉等性能，內外墻均適合使用，還能作為質感漆及素混凝土的罩面清漆。

雙組份水性聚氨酯的基本原理

雙組份水性聚氨酯的反應

生成聚氨酯的主要反應是異氰酸酯基團和多元醇的羥基之間的反應，如圖1所示。

異氰酸酯也會與水反應，首先生成胺并釋放出二氧化碳氣體，隨后胺再迅速與另一個異氰酸酯基團反應生成脲。圖2顯示了異氰酸酯與水的反應。

在雙組份聚氨酯體系中，既然異氰酸酯基團會與水發生反應，我們該如何實現水性化呢?研究表明：常規的脂肪族聚異氰酸酯具有疏水性，與水的反應非常緩慢。當它與水混合時，它與水會分層，而在與水接觸的界面會生成聚脲薄膜從而進一步將聚異氰酸酯與水隔離，從而實現在水中具有數小時的穩定時間，這就為實現雙組份聚氨酯的水性化創造了條件。圖3展示了聚異氰酸酯在水中的狀態。

雙組份水性聚氨酯涂料的性能

剛柔相濟

固化后的聚氨酯漆膜中含大量的氨酯鍵和脲鍵，它們會在高分子鏈段間形成氫鍵。在外力作用下氫鍵會斷開并與其它成鍵基團重新鍵合，這正是聚氨酯漆膜剛柔相濟的原因所在，這也是雙組份水性聚氨酯漆膜具有優異耐磨性和抗劃傷性的重要原因。尤其是對于地坪漆等應用，抗劃傷性是衡量面漆品質的重要指標。然而長期以來，抗劃傷性的測試方法和標準沒有在地坪業內得到共識，很多時候僅僅通過指甲刻劃來感知，這顯然不具備重現性和標準性。一種可行的方法參考GB/T 9279/ ISO 1518進行測試(方法1)，即用指定的測試探頭以30-40mm/秒的速度，在不同的加載下劃過樣板(運行距離65mm)，加載重量通常在100~2000g，通過記錄漆膜劃破時的加載重量來判別漆膜抗劃傷性的好壞。該方法以漆膜“劃破”來判別抗劃傷性是否符合實際情況，目前在業內還有一定異議。另一種測試抗劃傷性的方法(方法2)是選用標準的0000號柔性砂紙，在不同的加載下往復劃擦樣板，目前常使用335克和900g兩種加載，分別往復劃擦20次及10次，然后通過測定漆膜的光澤變化來判別抗劃傷性。該方法與實際中的抗劃傷要求比較接近，但目前還需要進一步規范測試的砂紙、流程及設備。基于上述兩種方法進行測試，優選的雙組份水性聚氨酯具有極佳的抗劃傷性，一部分測試數據如表3所示。

易清潔性

地坪和墻面會經常接觸到不同的污染物，能實現輕易的清理干凈這些污染物是市場所期望的性能。評估易清潔性首先要對污染源進行篩選。在測試中我們選擇了日常生活工作中時常會遇到的飲料、調味品、白板筆、兒童水彩筆及蠟筆，苛刻條件下，還會測試永久性記號筆。雙組份水性聚氨酯具有優異的易清潔性，可以用不同的清潔方法清除掉各類污染物，即使已經有了數日的污染。表4列出了抗沾污測試結果。

耐沾污性

外墻上經?？梢园l現雨后殘留的黑色污染痕，這是由于雨水將污染物帶到墻面后，夏日的高溫使得漆膜軟化，將污染物牢牢抓在漆膜表面，不易被清除，從而影響美觀。雙組份水性聚氨酯漆膜通過化學交聯而形成，具有較高的玻璃化轉變溫度，因而在夏日陽光的高溫下不會軟化，從而避免污染物與漆膜的牢固附著。而具有一定親水性的漆膜也會使雨水能夠均勻浸潤到整個漆面，并均勻沖刷附在其表面的灰塵等污染物，起到清潔表面的作用?；谶@兩方面因素，雙組份水性聚氨酯涂料的耐沾污性能優異。

防霉/抗藻性能

對于在如浴室、食品加工廠等場所應用的涂料，其防霉性能經常會被提及，此時會通過在涂料配方中添加防霉劑和抗藻劑來強化這方面的性能。表5顯示了如下實驗數據：將防霉劑和抗藻劑分別加入到單組份乳膠漆和雙組份水性聚氨酯中，用水沖淋漆膜2天、10天和20天后，分別測試漆膜中防霉劑和抗藻劑的殘留量。

實驗結果顯示，雙組份水性聚氨酯的熱固性漆膜可以在水沖淋后保留更多的防霉劑和抗藻劑，這也就意味著漆膜更耐用。

抗熱輪胎痕

對于停車場地坪漆，非常的關注抗熱輪胎痕的性能。當車輛長期行駛后，通常輪胎會發熱，輪胎中的增塑劑容易遷移到橡膠表面，在有壓力的情況下，黑色的輪胎痕就很容易殘留在地坪漆上。為模擬這種狀況，我們采用了如下的測試方法：在4*4cm2的輪胎試件上施加60kg的壓力，在常溫下放置一天，然后在50oC下放置3天，然后檢查漆膜表面殘留的輪胎印跡情況，如殘留有胎痕，繼續用酒精擦拭，檢查清除的情況。圖14顯示了不同交聯密度的雙組份水性聚氨酯涂料的測試結果。方案2是基于B95和AS1的涂料配方，這是一個高交聯密度的方案，顯示出好的抗熱輪胎痕的性能。測試中使用的不同聚氨酯涂層，均能用酒精清除掉上面殘留的輪胎痕跡，這與我們的基本推斷相符，即：具有較高的玻璃化轉變溫度的熱固性漆膜具有較好的抗熱輪胎痕性能。

雙組份水性聚氨酯應用案例分析

外墻應用

雙組份水性聚氨酯用于外墻，優異的耐候性和耐沾污性是其大優點。一個典型的應用案例是由海虹老人(Hempel)在中國重慶市實施的。重慶市是重工業城市，地形群山環繞，因此大氣中的顆粒物不易被氣流吹散，該地區建筑物外墻的耐沾污性一直是一個很大的挑戰。圖15所示的是位于重慶的一座住宅樓，為驗證產品性能，雙組份水性聚氨酯和傳統乳膠漆在同一棟樓的相鄰墻面上進行了涂裝。經過數年的實際使用，兩種涂料的外觀出現了明顯的反差。在涂裝了雙組份水性聚氨酯的區域仍保持得非常干凈，而傳統乳膠漆的涂裝區域則污染明顯。

近年來，各類外墻質感涂料(真石漆、多彩漆等)蓬勃發展，它們具有粗糙的表面，往往易于積淀塵土污物。雙組份水性聚氨酯清漆用于質感漆罩面時，體現出優異的耐沾污性、耐水性和人工易清潔性，是一個理想選擇方案。

內墻漆應用

雙組份水性聚氨酯涂料易清潔的特點特別適合用于某些建筑物的內墻，如學校、幼兒園、兒童房等。圖16顯示了雙組份水性聚氨酯抗涂鴉涂料在臺灣一所慈善學校中的應用案例。這種高性能內墻漆為小朋友們營造出一個自由繪畫的墻面空間，簡單的擦拭清潔就能夠清除墻上的涂鴉痕跡。

高性能水性聚氨酯還可被用于浴室、廚房、醫院及食品加工廠等場合，這些應用主要關注涂料的防霉性、抗菌性及耐水性等方面的性能。圖17分別顯示了雙組份水性聚氨酯在浴室和辦公室茶水間里的應用。其中浴室的應用案例，經過8年之久的應用，在高濕度環境下涂層無起泡、發霉等現象。

地坪涂料應用

環氧地坪涂料是當前市場上地坪漆的主流產品。雙組份水性聚氨酯以其優秀的抗劃傷性、耐候性及易消光性，被廣泛用于環氧自流平、環氧砂漿、聚氨酯自流平及水泥基自流平的清漆或色漆罩面，不僅提升地坪體系的整體性能，而且可實現美觀性和藝術性的提升。