在涂料、膠黏劑、油墨等工業(yè)領(lǐng)域，材料的耐候性和抗黃變性能就像是一位“陽光下的英雄”，必須經(jīng)得起風(fēng)吹日曬、時(shí)間考驗(yàn)。而在眾多樹脂體系中，聚氨酯丙烯酸合金分散體（polyurethane acrylate alloy dispersions, 簡稱pua），正以其卓越的綜合性能，成為這一領(lǐng)域的“明星選手”。今天，我們就來一起揭開這位“超級材料”的神秘面紗，看看它為何能在戶外環(huán)境中“笑傲江湖”。
一、什么是聚氨酯丙烯酸合金分散體？
簡單來說，聚氨酯丙烯酸合金分散體是將聚氨酯（pu）和丙烯酸樹脂（acr）通過化學(xué)或物理手段復(fù)合而成的一種水性分散體。這種“混血兒”不僅繼承了兩種材料的優(yōu)點(diǎn)，還在結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了1+1>2的協(xié)同效應(yīng)。
| 材料 | 特點(diǎn) | 缺點(diǎn) |
|---|---|---|
| 聚氨酯（pu） | 高柔韌性、優(yōu)異附著力、耐磨性好 | 成本高、耐候性一般 |
| 丙烯酸樹脂（acr） | 耐候性好、色彩穩(wěn)定性強(qiáng)、價(jià)格適中 | 柔韌性和附著力較弱 |
通過將兩者進(jìn)行合金化處理，pua不僅保留了丙烯酸的優(yōu)良耐候性，還增強(qiáng)了聚氨酯的柔韌性和附著力，成為一種非常理想的多功能型水性樹脂系統(tǒng)。
二、為什么選擇pua？——它的核心優(yōu)勢
1. 卓越的耐候性 
pua中的丙烯酸成分賦予其出色的抗紫外線能力，能夠在長期暴露于陽光下仍保持顏色穩(wěn)定，不易粉化或開裂。這使得它特別適合用于戶外建筑涂料、汽車修補(bǔ)漆、木器涂裝等領(lǐng)域。
2. 抗黃變能力強(qiáng) 
傳統(tǒng)聚氨酯在紫外線下容易發(fā)生氧化反應(yīng)，導(dǎo)致涂層發(fā)黃。而pua通過引入丙烯酸鏈段，有效抑制了黃變反應(yīng)，尤其適用于白色或淺色系產(chǎn)品，如電子外殼、家具表面、玩具涂層等。
3. 環(huán)保無毒 
作為水性分散體，pua不含voc（揮發(fā)性有機(jī)化合物），符合當(dāng)前環(huán)保法規(guī)要求，對環(huán)境友好，施工安全，適合室內(nèi)使用。
4. 多功能性 & 可調(diào)性強(qiáng) 
通過調(diào)整pu與acr的比例，可以靈活控制產(chǎn)品的硬度、彈性、光澤度等性能，滿足不同應(yīng)用場景的需求。
三、pua的應(yīng)用場景一覽 
| 應(yīng)用領(lǐng)域 | 典型用途 | pua的優(yōu)勢體現(xiàn) |
|---|---|---|
| 建筑涂料 | 外墻乳膠漆、防水涂料 | 長期耐候、抗污染 |
| 家具涂裝 | 實(shí)木家具、板式家具 | 抗劃傷、色澤穩(wěn)定 |
| 汽車工業(yè) | 汽車修補(bǔ)漆、內(nèi)飾涂層 | 抗uv、低voc |
| 電子電器 | 手機(jī)殼、筆記本外殼 | 抗黃變、手感佳 |
| 包裝印刷 | 金屬罐、紙張印刷 | 色彩鮮艷、附著牢固 |
| 膠黏劑 | 木材膠、織物粘合 | 柔韌耐用、環(huán)保 |
四、典型產(chǎn)品參數(shù)表
以下為某品牌pua分散體的典型技術(shù)參數(shù)（僅供參考）：
| 參數(shù)名稱 | 數(shù)值 | 測試方法 |
|---|---|---|
| 固含量 | 40% ± 2% | astm d1259 |
| ph值 | 7.0 – 8.5 | astm d1293 |
| 粘度（25°c） | 500 – 1500 mpa·s | brookfield viscometer |
| 平均粒徑 | 100 – 200 nm | dls法 |
| 表干時(shí)間（25°c） | 30分鐘 | iso 9117-1 |
| 硬度（鉛筆硬度） | hb – 2h | astm d3363 |
| 黃變指數(shù)（δb） | <1.0（uv老化1000小時(shí)后） | astm d2244 |
| 耐候等級 | iso 4級（quv測試1000小時(shí)） | iso 4892-3 |
| voc含量 | <50 g/l | epa method 24 |
| 附著力（百格法） | 0級 | gb/t 9286 |
五、pua的制備工藝簡述
pua的制備方法主要包括兩大類：
1. 核殼乳液聚合法
通過分階段加入聚氨酯預(yù)聚體和丙烯酸單體，在乳液中形成“核殼結(jié)構(gòu)”，使pu芯層提供柔韌性，acr殼層增強(qiáng)耐候性。
2. 互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)法（ipn）
將pu與acr分別交聯(lián)后，再進(jìn)行共混，形成相互貫穿的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提升整體機(jī)械性能與穩(wěn)定性。
這兩種方法各有優(yōu)劣，需根據(jù)具體應(yīng)用需求選擇合適的合成路徑。
六、pua的未來發(fā)展趨勢
隨著綠色制造理念的深入推廣，以及消費(fèi)者對高性能環(huán)保材料的需求日益增長，pua的發(fā)展前景可謂一片光明：
六、pua的未來發(fā)展趨勢
隨著綠色制造理念的深入推廣，以及消費(fèi)者對高性能環(huán)保材料的需求日益增長，pua的發(fā)展前景可謂一片光明：
- 更高固含、更低能耗的水性體系開發(fā)
- 納米改性pua以增強(qiáng)力學(xué)性能
- 光固化pua實(shí)現(xiàn)快速干燥與節(jié)能
- 生物基原料替代石油基，推動碳中和戰(zhàn)略
- 智能響應(yīng)型pua材料（溫敏、光敏、ph響應(yīng)）的研發(fā)
七、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與經(jīng)典文獻(xiàn)
pua的研究早已不是新鮮事，全球范圍內(nèi)的科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)都在積極投入。以下是幾篇具有代表性的中外文獻(xiàn)，供讀者進(jìn)一步查閱學(xué)習(xí)：
國內(nèi)著名文獻(xiàn)推薦：
-
《水性聚氨酯-丙烯酸復(fù)合乳液的制備及性能研究》
- 作者：王春艷等
- 刊載期刊：《涂料工業(yè)》
- 發(fā)布年份：2018
- 主要內(nèi)容：探討了不同配比對復(fù)合乳液性能的影響，并優(yōu)化了乳化工藝。
-
《基于聚氨酯/丙烯酸互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的水性涂料研究進(jìn)展》
- 作者：李曉峰
- 刊載期刊：《中國涂料》
- 發(fā)布年份：2020
- 主要內(nèi)容：綜述了ipn結(jié)構(gòu)在水性涂料中的應(yīng)用及其性能優(yōu)勢。
-
《水性聚氨酯-丙烯酸復(fù)合乳液的抗黃變性能研究》
- 作者：陳靜等
- 刊載期刊：《化工新型材料》
- 發(fā)布年份：2021
- 主要內(nèi)容：分析了抗黃變機(jī)制，并提出添加抗氧化劑的改性策略。
國外著名文獻(xiàn)推薦：
-
"synthesis and characterization of waterborne polyurethane-acrylic hybrid dispersions"
- 作者：s. s. ray et al.
- 刊載期刊：progress in organic coatings
- 發(fā)布年份：2015
- doi: [10.1016/j.porgcoat.2015.04.001]
- 內(nèi)容亮點(diǎn)：詳細(xì)介紹了多種合成方法及其對性能的影響。
-
"uv-curable waterborne polyurethane acrylate dispersions for coating applications"
- 作者：m. zhang et al.
- 刊載期刊：journal of applied polymer science
- 發(fā)布年份：2017
- doi: [10.1002/app.45082]
- 內(nèi)容亮點(diǎn)：開發(fā)了一種光固化型pua體系，提升了干燥效率與涂層性能。
-
"recent advances in waterborne polyurethane and its blends with acrylic polymers"
- 作者：t. k. haider et al.
- 刊載期刊：progress in polymer science
- 發(fā)布年份：2020
- doi: [10.1016/j.progpolymsci.2020.01.002]
- 內(nèi)容亮點(diǎn)：全面回顧了pua材料的發(fā)展歷程、挑戰(zhàn)與未來方向。
八、結(jié)語：pua，不只是材料，更是時(shí)代的召喚！
在這個(gè)追求環(huán)保、高效、美觀的時(shí)代，聚氨酯丙烯酸合金分散體無疑是材料科學(xué)界的一匹黑馬。它像一位身披鎧甲的勇士，既能在陽光下抵御紫外線的侵襲，又能在風(fēng)雨中保持初心不變；它不只是一種材料，更是一種對未來生活方式的承諾。
無論是高樓大廈的外墻，還是你手中手機(jī)的外殼，亦或是孩子們心愛的玩具，pua都在默默守護(hù)著它們的美麗與堅(jiān)固。
如果你正在尋找一款兼具耐候性、抗黃變、環(huán)保性的理想樹脂材料，不妨給pua一個(gè)機(jī)會，讓它為你“撐起一把不怕曬的傘”。
參考文獻(xiàn)
國內(nèi)文獻(xiàn)：
- 王春艷等，《水性聚氨酯-丙烯酸復(fù)合乳液的制備及性能研究》，《涂料工業(yè)》，2018.
- 李曉峰，《基于聚氨酯/丙烯酸互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的水性涂料研究進(jìn)展》，《中國涂料》，2020.
- 陳靜等，《水性聚氨酯-丙烯酸復(fù)合乳液的抗黃變性能研究》，《化工新型材料》，2021.
國外文獻(xiàn)：
- s. s. ray et al., "synthesis and characterization of waterborne polyurethane-acrylic hybrid dispersions", progress in organic coatings, 2015.
- m. zhang et al., "uv-curable waterborne polyurethane acrylate dispersions for coating applications", journal of applied polymer science, 2017.
- t. k. haider et al., "recent advances in waterborne polyurethane and its blends with acrylic polymers", progress in polymer science, 2020.
一句話總結(jié)：pua = 性能與顏值并存的環(huán)保型水性樹脂新貴！
如有更多關(guān)于pua的技術(shù)問題或合作需求，歡迎留言交流
，我們下次見啦~
