Page 30 - 《精细化工》2023年第12期

·2572· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

表 3 WNIPU 涂层的性能 [79] 金属腐蚀是普遍存在的问题，对人类生活产生
Table 3 Properties of WNIPU coatings [79] 深远影响。将金属表面与周围环境隔离可以抑制或
n(IPDA)∶ 抗冲击性/ 柔韧性/ 铅笔 至少延缓腐蚀过程。聚氨酯乳液凭借其优异的附着
涂层 附着力
n(HMDA) cm mm 硬度
力、环保及力学性能被广泛应用于防腐涂料。但聚
WNIPU-6 2∶1 30 1.5 1 2H
氨酯乳液涂膜也存在耐水性差、硬度和耐溶剂性较
WNIPU-7 1∶1 50 1.5 1 2H [81-82]
差、对水蒸气及氧气等的屏蔽性能较差等问题 。
WNIPU-8 1∶2 60 1.0 1 H
SHEN 等 [83] 以异山梨酯和环二肽为原料，制备了一
WNIPU-9 1∶3 70 0.5 0 H
系列植物油基水性聚氨酯。结果表明，薄膜的抗拉
WNIPU-10 1∶4 70 0.5 0 F 3
WNIPU-11 1∶5 80 0.5 0 F 强度达到 29.56 MPa，而韧性保持在 20.12 MJ/m 。
采用动态电位极化方法评价了 WPU 膜对 45#钢的防
3 生物基聚氨酯乳液在涂料领域的应用 腐性能。腐蚀电位（E corr ）、腐蚀电流（I corr ）、缓蚀
效率（IE）如表 4 所示。由表 4 可知，WPU-A-35
生物基聚氨酯乳液的发展主要是出于可持续发
（异山梨酯与蓖麻油的物质的量比为 35∶65）和
展的考虑以及相关政策和法律的实施。传统聚氨酯
WPU-B-30（环二肽与蓖麻油的物质的量比为 30∶
乳液从石油基转向生物基需要考虑性能问题和成本
70）均表现出良好的防腐性能，IE 分别达到 89.95%
问题。在生物基聚氨酯乳液合成中，生物基多元醇
和 96.61%。值得注意的是，通过加入坚固的疏水层
的应用十分广泛，而在这些生物基多元醇中，植物
并屏蔽钢表面的氧气和水接触可以有效防止腐蚀。
油又是应用早、应用多的一类单体。在性能问题上，
植物油的引入一般会增强产品的耐水性、机械性能 表 4 WPU 涂层钢的电化学腐蚀参数 [83]
以及热稳定性等 [80] 。 Table 4 Electrochemical corrosion parameters for WPU
[83]
coated steel
在性能得以保障的情况下，功能性以及多功能
样品 E corr/V I corr/A IE/%
性生物基聚氨酯乳液也在不断发展。聚氨酯在实际 WPU –0.520 7.45×10 —
–6
应用中通常表现出较差的抗菌性能，因此需要提高 WPU-A-35 –0.355 7.49×10 –7 89.95
PU 薄膜的抗菌活性。MAN 等 [61] 先制备了桐油基多 WPU-B-30 –0.251 2.52×10 –7 96.61
元醇（TOP），并用于制备了一系列不同 TOP 含量
海洋防污对于海洋资源的开发具有重大而长远
的阳离子水性聚氨酯分散体（WPUDx，其中，x 表
的意义，因为意外的生物附着淤积会加剧对地面或
示 TOP 中—OH 与总—OH 的物质的量的比值）。结
水下设备的腐蚀和损坏，以及增加船舶和海军舰艇
果表明，在分散体中加入更多的 TOP 有助于提高固
运动的阻力和维护成本。ZHANG 等 [84] 以三异丙基
化膜的抗拉强度、热稳定性、疏水性、相容性和铅
甲硅烷基酯为自抛光基体、铜离子的两性离子络合
笔硬度。此外，抗菌实验表明，这些 WPUDx 对大
物为主要防污剂，添加了天然松香，制备了一种由
肠杆菌和金黄色葡萄球菌有良好的抑制作用。采用
自抛光乳液和生物活性成分组成的高性能水性防污
抑菌圈法验证了 WPUDx 的抑菌活性，抑菌效果图
涂料。设计的全无溶剂涂层抛光速率可调，对绿藻、
如图 3 所示。WPUDx 薄膜对大肠杆菌和金黄色葡萄
红藻和硅藻的沉降具有较强的稳定性和优异的防污
球菌都表现出明显的大于其接触面积的抑制区。
性能。
简单地选择生物基原料可以获得不同功能性的
聚氨酯乳液。例如：引入具有紫外线吸收功能的生
物基原料可以获得抗紫外线的生物基聚氨酯乳液。
DENG 等 [85] 以脱水山梨糖醇单油酸酯与蓖麻油为生
物基多元醇，设计制备了一系列抗紫外线、耐腐蚀、
力学性能优良的生物基 WPU。存在的大量氢键和刚
性呋喃环以及高交联密度使制得的 WPU 薄膜表现

0—空白；1—WPUD0.4；2—WPUD0.6；3—WPUD0.8；4— 出优异的机械性能和热性能。所得 WPU 涂料在
WPUD1.0 200~400 nm 区域内具有抗紫外线辐射能力，在户外
图 3 WPUDs 对大肠杆菌（a）和金黄色葡萄球菌（b） 实际应用测试中表现出优异的抗紫外线性能。
的抗菌活性 [61] [86]
Fig. 3 Antibacterial activities of WPUDs against Escherichia LIANG 等 使用谷氨酸和天冬氨酸代替乙酸等制
coli (a) and Staphylococcus aureus (b) [61] 备了蓖麻油基阳离子水性聚氨酯，通过酸的选择简