4.2.3　其他原料

4.2.3.1　扩链剂（低分子量多元醇）

一般情况下，低分子量的多元醇不能单独作为聚氨酯树脂涂料的羟基组分使用，因为这些多元醇与多异氰酸酯预聚体配制漆时，容易产生许多漆病，如漆膜缩孔、弹坑、泛白、失去光泽等现象，但可作为扩链剂。

制备水性聚氨酯常采用低分子量的多元醇，如三羟甲基丙烷、甘油、季戊四醇、乙二醇、一缩二乙二醇等。下面分别加以简要说明。

（1）三羟甲基丙烷　三羟甲基丙烷又称三甲醇基丙烷，是由甲醛、丁醛在碱性介质中缩合而成的。

（2）甘油　又称丙三醇。它是由油脂经酸解制得。人工合成甘油是由丙烯经过环氧氯丙烷再水解制得。

（3）季戊四醇　季戊四醇是由四分子甲醛和一分子乙醛在碱性催化剂作用下缩合而成的。

（4）一缩二乙二醇　也称二甘醇，是由环氧乙烷与乙二醇反应制得。

（5）乙二醇　也称甘醇。它由环氧乙烷水合或氯乙醇水解、二氯乙烷水解、乙烯催化—氧化—水解而制得。

4.2.3.2　亲水性扩链剂

在扩链剂方面，除了上述所提的二元醇，以及二元胺之外，还有引入亲水性基团的扩链剂即亲水性扩链剂。这类扩链剂仅在制备水性聚氨酯时使用。这类扩链剂中常常含有羧基、磺酸基团或仲氨基，当聚氨酯分子中结合有这些能被离子化的功能基团时，就可以稳定分散于水中。

（1）二羟甲基丙酸　简称DMPA，是制备水性聚氨酯最常用的一种亲水性扩链剂。它是由甲醛和丙醛合成二羟甲基丙醛，再用过氧化氢氧化成二羟甲基丙酸。

（2）二羟甲基丁酸　简称DMBA，是制备水性聚氨酯最常用的一种亲水性扩链剂。它是由甲醛和丙醛合成二羟甲基丙醛，再用过氧化氢氧化成二羟甲基丙酸。

（3） 二羟基半酯　半酯是醇与二元酸酐反应的产物，一般醇与酸酐的摩尔比为1∶1，酸酐的一个羧基被酯化，而保留另一个羧基。

（4）磺酸盐型扩链剂　这类扩链剂有乙二氨基乙磺酸钠，1，4-丁二醇-2-磺酸钠。

（5）阳离子型扩链剂　这类扩链剂是含叔氨基的二羟基化合物[R₃R₁NR₂（OH）₂]，其中以N-甲基二乙醇胺[CH₃N（CH₂CHOH） ₂]最为常用。

4.2.3.3　中和剂

理论上讲，凡是具有一定强度的酸、碱性物质都可以作中和剂，但不同中和剂对产物的性能影响很大，如邵氏硬度、黏度、色泽等。选择的主要条件是使树脂稳定性好、变色性小、外观好和经济易得。

阴离子型水性聚氨酸的中和剂是能与阴离子基团发生中和反应的碱性物质，如NaOH、NH₄OH、（HOCH₂CH₂）₃N、（CH₃CH₂）₃N、CH₃NH₂等。从树脂储存稳定性看，NaOH外观最差，粒子粗；NH₄OH及甲胺有变色问题；用叔胺或配合其他的碱类物质，相对来说其稳定性、分散性要好得多，而且久置不变色。阳离子型水性聚氨酯的中和剂是能和叔胺发生季铵化反应的试剂（如氢卤酸和有机卤化物等）。中和剂用量一般与含离子型单体量等摩尔加入。研究表明，中和率达到80%的性能最佳。

4.2.3.4　水

水是水性聚氨酯的主要介质。采用的水是去离子水。水除了作分散介质外，还是重要的反应性原料。当聚氨酯预聚体分散在水中时，水也参与扩链，形成脲键，而脲键的耐水性比氨酯键好。

4.2.3.5　溶剂

在水性聚氨酯的制备中，有时预聚体黏度很大，为了降低黏度，利于分散，可加入适量的有机溶剂。其中以丙酮最为常用，其他的还有甲乙酮，N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺等有机溶剂。这些溶剂不与—NCO、—OH等发生反应，有利于反应的正常进行，降黏性好，转相分散。一般情况下，最后均需采用减压蒸馏的方法将溶剂从体系中除去。若溶剂很少，可以不必除去。因为残留少量的低沸点溶剂可提高涂膜的干燥时间，少量的高沸点可使涂膜平滑。

4.2.3.6　催化剂

为了缩短反应时间，加快反应进程，经常采用催化剂。如脂肪族、脂环族的叔胺和有机锡类，当叔胺与有机锡催化剂以不同的比例混合时，具有协同效应，催化效率大大提高。常用的叔胺类催化剂有三亚己基二胺、N-烷基二胺、N-烷基吗啡啉。有机锡类有二丁基锡二月桂酸酯、辛酸亚锡等。有机锡类催化剂催化NCO与OH的反应比催化NCO与H₂O的反应要快得多。

4.2.3.7　乳化剂

采用外乳化法制备水性聚氨酯时，要采用乳化剂。如非离子型乳化剂及阴、阳离子型乳化剂，一般以非离子型乳化剂为主。

4.2.3.8　交联剂

大多数水性聚氨酯的耐水性、耐热性及耐湿热性较差，为了改善其性能，较为有效的方法是在水性聚氨酯中引入交联，即内交联和外交联。内交联主要有两种情况：一种情况是在制备时，通过合适的原料及工艺，制得支化和交联结构的水性聚氨酯；另一种情况是在分子结构中可热反应的基团，引入热反应性基团可采用封闭剂形成封闭型水性聚氨酯。此外还可将不饱和双键引入大分子结构中，利用电子束或紫外光辐射等来实现交联。外交联是在使用水性聚氨酯时，混入少量的交联剂而发生交联反应。常用的交联剂有环氧树脂、多元胺、氮丙啶等。

4.2.3.9　其他添加剂

除了上述原料以外，还可有封闭剂、增稠剂、流平剂、分散剂、阻燃剂、颜料及填料等，以改善性能，降低成本。