涂料工业：
近几年来，在汽车内部设计方面，汽车行业日趋追求柔感、高品质、触感舒服的表面。而消费电子行业也在为可移动设备（更多的为手持式电子设备）设计更为舒适的手感涂层，并具备良好的耐抗性能，甚至抗指纹耐沾污等特性。而另一方面，不断严格的环保法规，以及持续降低VOC的呼声，使得水性涂料的开发颇为重要。为实现这些特性，可使用环保的水性聚氨酯柔感涂料成为可持续发展的涂料体系。最新一代的这种涂料体系还能满足抗水解、抗黄变和耐化学品方面最严格的规格要求。当前正在开发的工艺可使柔感涂料的生产变得更加有效，并具有更宽的变动范围。
水性双组分聚氨酯柔感涂料体系不仅可使中控台、仪表盘、车门把手、车门衬垫、扶手和杂物箱挡板更加赏心悦目，还可令人萌生触感。这是提升塑料和金属部件品质的一种简单而理想的方式。新研发的最新一代柔感体系尤其如此。水性聚氨酯柔感涂料不论从对底材的物理化学保护来说，还是从审美学上来说，都可以提供优越的性能，同时还兼具了奢华的触感。因此，近年来在涂料市场上，水性聚氨酯柔感涂料已经得到越来越广泛的关注。
通常来说，未加工的廉价塑料，不仅外观丑陋，手感粗糙，而且当几个部件发生摩擦的时候，会发出恼人的吱吱声，更进一步让人意识到产品质量的缺陷。但是当这些塑料部件涂上柔感涂料后，不仅摩擦声消失，而且粗糙丑陋的表面变得美观且触感舒适。一个具有奢华触感的产品能使人感觉温和柔软，就像皮革一样，一层简单的涂料就能使产品从粗糙廉价转变为舒适奢华。柔感涂料不仅可用于塑料制品，还可用于金属制品，橡胶底材，PVC，复合材料等各种不同的底材。柔感涂料可作为汽车内饰面漆使用，包括汽车仪表台、车门把手、车门边框等等，还可以作为汽车内饰涂料来提升汽车的装饰质量；另外，柔感涂料在消费电子品行业也得到广泛的应用，各种电子产品，办公设备，家用电器，尤其是数码产品，手机，笔记本电脑，MP3播放器等等，产品的触觉和手感很大程度是消费者做出选择的重要参数之一。
随着技术的更新换代，聚氨酯柔感涂料体系可以采用不同的技术体系达到：传统的溶剂型双组分聚氨酯、水性双组分聚氨酯和UV光固化聚氨酯等等。传统的溶剂型双组分聚氨酯仍然占据柔感涂料市场的主导地位，是目前市场上比较成熟的技术体系。其配方原理也通常是采用支链化程度较高的聚酯多元醇和线性聚酯多元醇搭配作为树脂分（A组分），脂肪族聚异氰酸酯固化剂作为交联剂（B组分），调整不同的比例来实现不同的手感和性能。市场上常用的树脂多元醇，例如Desmophen 670，Desmophen 1652以及Desmophen C1100或C1200等等，搭配使用的固化剂，有Desmodur N75，Desmodur N3390，或是柔软型固化剂Desmodur N3800，或是高性能固化剂N3790，XP2679用以提高RCA或是抗沾污性能。
通常要达到较好的手感以及良好的耐抗性能，需要不同产品的混搭配合，才能取得良好的平衡。一种思路是选择非常柔软有手感的乳液或分散体来提供手感，选择添加剂来提供耐抗性。另一种思路是选择具有耐抗性能的乳液或分散体来提供性能，而选择添加剂来提供手感。
对于水性双组分聚氨酯而言，我们的解决方案是选用兼具手感以及耐抗性能的含羟基聚酯/聚氨酯分散体，搭配极为柔软（断裂伸长率超过1000%）的聚氨酯分散体提供手感以及耐磨性能优异的聚氨酯分散体提供耐磨抗污性能。另外通过添加聚异氰酸酯固化剂进一步提高交联密度，进而提高较好的耐化学品，耐防晒霜以及耐高温高湿的性能。如图1所示。
图1 水性双组分柔感体系的反应示意图
在这个过程中，除了异氰酸酯基团与羟基反应形成聚氨酯之外，也会有少量的—NCO与水反应生成聚脲，高分子量的聚氨酯分散体就被包裹在聚氨酯和聚脲的网状结构中。传统的聚异氰酸酯是疏水性的，与亲水性的分散体混合时会有相容性差的问题，可这一点往往会对消光有所帮助，这样可以适量少添加消光粉已达到较好的抗耐性，特别是对于抗沾污有高要求的应用场合。
在加料之前，预先需要了解各种原料的pH值范围，如需要，则应该补加少量胺（如DMEA，二甲基乙醇胺）加以中和确保制备的整个过程中没有过大的pH波动。
先将各种乳液/分散体投料于混合釜中，混合均匀（大约3m/min，约10min），然后按顺序缓慢添加去离子水，润湿剂，消泡剂，增稠剂等助剂，混合均匀（大约3m/min，约10min），最后添加消光粉等固体粉料，注意添加时遵循少量多次的原则，缓缓添加，并搅拌均匀。最后在调高转速约5m/min的速度继续搅拌约20min。停止搅拌，A组分制备完毕。并静置过夜备用。
在喷涂施工之前，取出适量的组分A并加入适量的固化剂B，通常建议NCO/OH的比例约1.5～2.5之间，搅拌。如采用亲水易手工分散的固化剂则手工 搅拌即可混匀AB组分。但是如若采用疏水型固化剂，则建议机械分散5min才可以混合均匀。然后过滤，去除杂质或气泡待施工喷涂。喷涂施工黏度建议调配约40～60s左右喷涂（DIN 4#杯），并控制最终干膜厚度约为40～60μm，以达到理想的手感和耐抗性能。如果搭配有合适的底漆，漆膜性能会更佳。按照通用的烘烤流程，室温闪干10～15min，然后在60～80℃条件下烘烤30～40min可达到指触干。
另外，还可以加入不同的颜料随意配色，可以配制出不同色彩的柔感涂料。也可以通过不同原材料的选择，可以制备出舒适触感，丝滑感，天鹅绒感或者橡胶手感的不同柔感涂料。
对于柔感这样特殊手感的涂料体系而言，触感与性能两者都要兼顾。既要做到非常柔软舒适的特殊手感，又要使性能达到使用要求，例如耐化学品性、耐候性、耐防晒霜、耐手汗、耐磨损等等，所以配制柔感涂料需要寻求一个平衡点：即有满意的手感，性能又能达标。
水性聚氨酯柔感涂料不仅可对各种塑料部件提供统一的外观，而且可覆盖塑料本身的缺陷；还可以实现哑光、低雾化、消音作用。与传统溶剂型涂料体系相比，水性聚氨酯柔感涂料可以有效的减少VOC的挥发，因此减少了空气环境的污染，安全可靠。
对于不同的柔感体系而言，手感和性能也会有差别，表1中列举出了不同柔感涂料体系的技术特征。
表1 不同柔感涂料体系的性能对比
消费电子领域
随着消费电子轻薄化趋势的发展，人们越来越多喜欢便携式可随时随地操作的电子设备。这样越来越多的应用具有手触感的涂料体系。例如柔感涂料应用于手机，笔记本电脑或平板电脑等等。而水性柔感涂料具有细腻舒适的特殊手感，优异的耐纸带摩擦以及抗手汗沾污的特性，被广泛关注。不论在金属基材，或是塑料基材，也或是复合材料表面，都能容易的涂装水性柔感涂料，从而获得温暖（对金属冰冷的手感）的手感，高端奢华（对廉价的塑料基材）的哑光效果。
汽车内饰领域
柔感涂料应用于汽车内饰已经有许多年的历史了。应用柔感涂料涂装过后，使得内饰塑料部件的耐候和耐高低温冲击的性能明显高于未涂装的塑料表面。 而且柔感涂料不容易引起汽车内起雾现象。对一些塑料基材来说，柔感涂料可以阻碍挥发物从基材里挥发出来。由于后发泡的聚氯乙烯膜具有出色的手感，所以常用它们来覆盖在塑料的表层。然而由于其中增塑剂的存在，而导致它具有比涂料更高的雾化值和气味。已有资料证明，水性柔感涂料在干燥的过程中没有有机溶剂的存留能力。因此不会对一辆新车的内部空气造成坏的影响，也就是不会有难闻的气味。另外，水性柔感涂料能很好的消光（60°光泽<1%），因此有利于做成消光的表面。这一点对于车内的舒适安全尤为重要。
其他一般工业塑料或金属应用领域
水性柔感涂料除了主要在汽车内饰行业以及消费电子行业的广泛应用之外，还被应用到一般工业，例如运动产品中的安全头盔，各种能被触碰到的把手以及手柄，或是家用电器等等。
水性聚氨酯柔感涂料已成为未涂装塑料和塑料薄膜的一个很好的替代选择。由传统溶剂型柔感涂料发展到对环境友好的水性柔感涂料体系，这一发展趋势满足了可持续发展的要求。并且随着涂料用聚氨酯原材料的不断创新研发，水性柔感涂料体系将日益优化并满足汽车内饰涂装以及消费电子涂装等等各涂装行业的严格要求。水性柔感涂料不仅能够带来舒适温暖的手感，而且能提供安全奢华的视觉效果，加上优异的各种物理机械性能，因此可以应用的领域会越来越广泛。
本文节选自《2014水性聚氨酯行业年会论文集》
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