水性聚氨酯涂料將聚氨酯涂膜的硬度高、附著力強、耐腐蝕、耐溶劑性好等優點與水性涂料的低VOC含量相結合，符合發展涂料工業的“三前提”（資源，能源，無污染）及“四Ｅ 原則”（經濟，效率，生態，能源）。然而，一般的聚氨酯乳液的自增稠性差、固含量低、乳膠膜的耐水性差等，為了更好的提高水性聚氨酯涂料的綜合性能，擴大應用范圍，需對WPU 乳液進行適當的改性。本文主要介紹了環氧樹脂改性、聚硅氧烷和丙烯酸復合改性、納米改性等水性聚氨酯涂料的研究；并指出水性聚氨酯涂料的改性勢在必行，正逐步成為涂料行業中的一條重要支柱。

一、水性聚氨酯涂料改性技術

通過在聚氨酯分子鏈上引入其他化學組分進行改性，能獲得比物理共混更佳的性能效果，是當前水性聚氨酯開發的方向。

常用的改性方法介紹如下：

（一）環氧樹脂改性

環氧樹脂具有許多優良的性能,如種類多、易固化、機械強度高、粘附力強、成型收縮率低、化學穩定性好、電絕緣性好、高模量、高強度等特點。通過環氧樹脂和聚氨酯接枝反應，可將支化點引入聚氨酯主鏈，使之形成部分網狀結構，制得環氧改性聚氨酯乳液，用其配制水性環氧改性聚氨酯涂料，可以提高力學性能、耐熱性能和漆膜附著力。鄭淑琴等合成了環氧樹脂E-44改性的水性聚氨酯乳液外觀和穩定性較好,且耐水性和耐熱性都得 到較大改善。

（二）有機硅改性

有機硅聚合物的兩個最顯著的特點是耐氧化性和低的表面能。用有機硅改性聚氨酯可以綜合二者的優異性能，彌補水性聚氨酯耐水解性稍差的缺陷，使改性的水性聚氨酯涂料表現出良好的憎水性、表面富集性、低溫柔順性和優良的生物相容性等。李密轉等通過在封端型水性聚氨酯中引入有機硅單體，合成了有機硅水性聚氨酯，其吸水性能為17.1% 左右，耐水性得到很大提高。

（三）聚丙烯酸酯改性

聚氨酯乳液和聚丙烯酸乳液同其溶劑型產品相比，具有價廉、安全、不燃、無毒、不污染環境等優點。純PA乳液存在耐磨性、耐水性和耐化學品性差的缺陷；單一的PU乳液也存在一些不足，如穩定性、自增稠性和膜的保光性，應用受到限制。而PUA復合乳液兼備二者的優點，具有耐磨、耐腐蝕和光亮，柔軟有彈性、耐水性和機械力學性能好，耐候性佳等特性，因此被譽為“第三代水性聚氨酯”，成為當今涂料的一個發展趨勢]。

（四）有機硅- 丙烯酸酯雙改性水性聚氨酯

將聚氨酯- 丙烯酸酯- 有機硅氧烷三元結合起來，制備水性涂料，它綜合了丙烯酸酯、聚氨酯、有機硅三種樹脂材料的優點，而且以水作分散介質符合了環保的要求。三者有機地結合在一起,根據不同用途的要求、發揮其協同作用的優勢, 可以做成有皂或無皂乳液,用作紡織品的涂層劑和皮革涂飾劑。王海虹等采用乳液聚合的方法，制備了具有核- 殼型結構的有機硅改性丙烯酸聚氨酯乳液，結果表明，經有機硅改性的丙烯酸聚氨酯乳液，在附著力、穩定性、硬度、光澤等方面有顯著上升。

（五）納米材料改性

納米材料具有表面效應、小尺寸效應、光學效應、量子尺寸效應等特殊性質，可以使材料獲得新的功能。建筑外墻涂料中添加適量納米SiO2，可將乳膠漆的耐候性提高到一個新的等級，同時還使耐老化性能有很大的提高。實際應用表明，在建筑內外墻涂料中添加少量的納米SiO2后，涂料抗紫外線防老化試驗性能可由原來的250h提高到600h以上，耐擦洗提高十倍以上，干燥時間大幅度降低，而且原料存在的懸浮性穩定性差、觸變性差、光潔度不高等問題也得到很好的解決。Hsu-ChiangKuan 等[13]合成了一種納米碳管/ 水性聚氨酯納米復合材料，這種水性聚氨酯乳液儲存穩定，膠膜的熱穩定性提高了26℃，拉伸強度提高了370%，拉伸模量提高了170.6%。

（六）植物油改性水性聚氨酯

植物油是一種可再生資源，用植物油制備水性聚氨酯可以進一步體現環保意識，周應萍等用植物油合成的常溫交聯水性聚氨酯樹脂涂料不僅具有較好的耐侯性,同時還具有水性涂料無污染的優點,是一種環境友好型涂料,既可作為水性內外墻涂料,也可作為木器裝飾涂料及織物印染涂料。邱維等以氣干性植物油為基本原料,對其進行改性處理后將其植入半封端的PU分子鏈中,制得自乳化型單組分水性PU，該產品乳液穩定性好，漆膜力學性能優良。

二、水性聚氨酯的應用

最初的水性聚氨酯主要應用于纖維和皮革處理劑。 隨著性能的不斷改善，應用范圍也越來越廣，包括涂料、膠粘劑、處理劑、乳液聚合物高分子乳劑等。

（一）涂層劑

(1)皮革涂層 聚氨酯材料柔韌、耐磨，可用作天然皮革及人造革的涂層劑，替代丙烯酸酯樹脂乳液皮革涂飾劑。經涂飾的皮革手感柔軟豐滿。可用于靴鞋、服裝、女士包等。

(2)織物涂飾 織物涂層是紡織品后整理中發展起來的一種新型技術，效益較高，是國內外紡織工業的發展方向之一。PU 涂層是各種涂層劑中性能最好的，具有優良的成膜和彈性,正逐步取代有污染、有危險的溶劑型 PU 涂層劑。

(3)汽車漆 水性PU作為陰離子電泳漆用作汽車身底漆是一種新技術，具有優異的性能，是各國發展的重點。水性PU還可作為汽車涂裝的中間層，具有優異的性能,其附著力、抗石擊、抗鹽霧等性能均可達到應用要求。

（二） 膠粘劑

水性PU 可用作織物、無紡布等的粘合劑，在用于多孔表面的材質和易被溶劑溶脹的材質的粘合上更為適宜，一般具有良好的粘接性能。這類膠粘劑一般要求為雙組分水性 PU，它們比單組分具有更好的粘接強度和耐水、耐老化性能。水性PU還可以作為復合薄膜膠粘劑，具有良好的性能。

三、結語

為了更好的提高水性聚氨酯涂料的綜合性能，擴大應用范圍，近年來，對水性聚氨酯進行改性已成為一大熱點，許多科研工作者進行了深入、全面的研究改性方法也日新月異。隨著對環境保護、人體健康和對涂料質量要求的不斷提高，高檔水性聚氨酯涂料的發展勢在必行。發展中的水性聚氨酯涂料以其自身優良的性能，正逐漸取代傳統的溶劑型涂料，在建筑、裝飾等領域得到了廣泛的應用，呈現出極為美好的前景。水性聚氨酯涂料正逐步成為涂料行業中的一條重要支柱。