所謂聚氨酯樹(shù)脂是指含有氨基甲酸酯鏈段的聚合物。但一般聚氨酯樹(shù)脂中還含有其它鏈段,如醚鍵-O-,酯鍵(-COO-),脈鍵(-NH-CO-NH-)等。聚氨酯合成上一般采用聚醚多元醇或聚酯多元醇與二異氰酸酯反應(yīng)合成端異氰酸酯預(yù)聚體,再與低分子多元醇或多元胺擴(kuò)鏈劑反應(yīng)合成聚氨酯大分子。聚氨酯分子鏈為剛性鏈段和柔性鏈段組成的嵌段聚合物。丙烯酸類(lèi)涂飾材料是以丙烯酸酯類(lèi)及其它含乙烯基類(lèi)單體水乳液自由基聚合合成的。常用的單體有丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、丙烯睛、丙烯酸羥乙酯、苯乙烯、丁二烯等,因自由基聚合特點(diǎn)決定,多種單體在分子鏈上的排列為無(wú)規(guī)律結(jié)構(gòu)。

聚氨酯與丙烯酸酯類(lèi)共聚物在聚集態(tài)結(jié)構(gòu)上有重大差異,聚氨酯表現(xiàn)為微區(qū)多相結(jié)構(gòu),且一條分子鏈可以貫穿多個(gè)相區(qū),使得相區(qū)之間有緊密結(jié)合。丙烯酸酯類(lèi)共聚物為均相結(jié)構(gòu).其性能差異很大程度上取決于結(jié)構(gòu)的差異。

玻璃化溫度：

聚氨酯有兩相結(jié)構(gòu)，因此表現(xiàn)出兩個(gè)玻璃化溫度，非晶區(qū)連續(xù)相有軟的聚醚或聚酯組成，有極低的玻璃化溫度，一般在-100-70℃，晶區(qū)表現(xiàn)有較高的玻璃化溫度，一般在80℃左右。在軟段非晶區(qū)被冷結(jié)之前，聚氨酯材料都表現(xiàn)為彈性，在硬段晶區(qū)被熔化之前，它的存在保持了材料的機(jī)械性能，因此對(duì)聚氨酯來(lái)說(shuō)，軟段提供了耐寒性能，硬段提供了耐熱性能。

而丙烯酸酯類(lèi)共聚物為均相結(jié)構(gòu)，它有單一的玻璃化溫度和粘流溫度。因此為了增加丙烯酸酯類(lèi)共聚物的耐低溫性能，同時(shí)就會(huì)損失其耐高溫性能，反之亦然。所以丙烯酸類(lèi)材料表現(xiàn)為“熱粘冷脆”的缺點(diǎn)

力學(xué)性能：

聚氨酯表現(xiàn)為低應(yīng)變下柔軟、高應(yīng)變下又表現(xiàn)出高強(qiáng)高硬。其特性也與其結(jié)構(gòu)有關(guān),在低應(yīng)變下軟段非晶區(qū)提供了柔軟彈性,當(dāng)應(yīng)變?cè)黾?非晶區(qū)被完全拉伸后,進(jìn)一步拉伸就必須是高強(qiáng)度的晶區(qū)被拉伸,此時(shí)材料表現(xiàn)為高硬高強(qiáng).即聚氨酯材料存在一種應(yīng)變?cè)鰪?qiáng)現(xiàn)象,因此聚氨酯材料可獲得十分柔軟但有一定強(qiáng)度效果,丙烯酸酯類(lèi)共聚物單相結(jié)構(gòu)無(wú)此特性，為了提高涂層柔軟性就會(huì)損失涂層強(qiáng)度，為了提高硬度就會(huì)損失柔性。

彈性及回彈性：

聚氨酯材料被拉伸時(shí),首先是軟段非晶區(qū)分子鏈從卷曲變?yōu)樯煺?消除外力,伸展的分子鏈恢復(fù)卷曲狀態(tài),這種伸展和卷曲有些類(lèi)同彈簧的拉伸,硬段晶區(qū)在較大的應(yīng)力范圍內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)分子鏈間滑動(dòng),它為軟段拉伸提供了一個(gè)固定點(diǎn),使拉伸過(guò)程中分子鏈間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)。其作用非常類(lèi)似交聯(lián),有人稱(chēng)之為物理交聯(lián)。它所表現(xiàn)出的彈性非常類(lèi)同硫化橡膠。未交聯(lián)的丙烯酸酯類(lèi)共聚物在拉伸過(guò)程中,分子間缺乏固定點(diǎn),分子間就有可能出現(xiàn)滑動(dòng),消除應(yīng)力后就會(huì)出現(xiàn)永久形變。

周期應(yīng)力下的行為：

聚氨酯本體材料在周期應(yīng)力作用下會(huì)被破壞出現(xiàn)斷裂,這也與其結(jié)構(gòu)有關(guān),在應(yīng)力作用下,軟段被拉伸同時(shí)還伴有硬段晶區(qū)取向,硬段晶區(qū)少量破壞,消除應(yīng)力,硬段晶區(qū)消除取向及恢復(fù),在周期應(yīng)力作用下,這種消除取向,破壞恢復(fù)周期發(fā)生,雖然分子間無(wú)滑動(dòng),卻造成鏈段間強(qiáng)烈磨擦產(chǎn)生內(nèi)部蓄熱現(xiàn)象,蓄熱又加劇了此過(guò)程,最終造成材料破壞,因此聚氨酯本體材料耐曲撓性不十分理想,但對(duì)皮革涂層此蓄熱現(xiàn)象不明顯,原因是涂層極薄,熱能可以及時(shí)散發(fā),并且硬段晶區(qū)恢復(fù)過(guò)程較慢,在晶區(qū)未完全恢復(fù)時(shí)下一周期已開(kāi)始。在周期應(yīng)力作用下硬段晶區(qū)結(jié)構(gòu)會(huì)不斷被破壞,材料變得更加柔軟,這種現(xiàn)象被稱(chēng)為應(yīng)力軟化現(xiàn)象,此效應(yīng)無(wú)疑對(duì)涂層耐曲撓是有利的,因此聚氨酯皮革涂飾材料耐曲撓性能不但未受其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)帶來(lái)的不利因素影響,而是表現(xiàn)出比丙烯酸酯類(lèi)共聚物更優(yōu)的耐曲撓性能。

耐磨擦性能：

聚氨酯常被人們稱(chēng)為“耐磨王”,其耐磨性能為其它通用高分子材料十倍以上。其優(yōu)異的耐磨性能也來(lái)自于其結(jié)構(gòu),其硬段晶區(qū)提供了優(yōu)異耐磨性能基礎(chǔ)，對(duì)于皮革涂飾材料來(lái)說(shuō)耐磨性能表現(xiàn)為耐干濕擦性能。

耐有機(jī)溶劑性能：

聚氨酯硬段形成的晶區(qū)是分子鏈間氫鍵強(qiáng)烈作用呈結(jié)晶狀態(tài),高分子晶態(tài)一般不易被溶劑所破壞,而使聚氨酯涂層顯示一定耐溶劑性能,如進(jìn)一步通過(guò)化學(xué)交聯(lián),則可達(dá)極優(yōu)的耐溶劑性能,丙烯酸酯共聚物無(wú)晶相存在,要達(dá)到滿(mǎn)意的耐有機(jī)溶劑性能,則必須達(dá)到高度交聯(lián),過(guò)度交聯(lián)對(duì)涂層其它性能有不利影響。

成膜性能：

高分子乳液的成膜首先是水的揮發(fā),使乳液進(jìn)一步濃縮,乳膠粒子相互接近,水份基本揮發(fā),乳膠粒子在基體上緊密堆積,乳膠粒子變形,粒子緊密粘合形成強(qiáng)度較低的連續(xù)膜,緊密粘合粒子間分子鏈相互滲透,分子鏈進(jìn)一步進(jìn)行調(diào)整,達(dá)熱力學(xué)穩(wěn)定結(jié)構(gòu),形成有一定強(qiáng)度膜,從成膜機(jī)理上可看出,高分子乳液的成膜性能決定于乳膠粒子的可變形性及分子鏈擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)性能,溫度在高分子乳液成膜過(guò)程中也起了重要作用。如溫度低于普通高分子玻璃化溫度Tg,此時(shí)高分子乳膠粒子處于玻璃態(tài),成為剛性小珠,此時(shí)水揮發(fā)在基體上得到粉末,我們定義一個(gè)最低成膜溫度(MFT)。一般來(lái)說(shuō)MFT比Tg高,通過(guò)對(duì)聚氨酯與丙烯酸最低成膜溫度的對(duì)比，相同硬度的聚氨酯比丙烯酸具有更低的成膜溫度，丙烯酸樹(shù)酯隨著其硬度增加,成膜溫度提高。較硬的丙烯酸樹(shù)脂常溫下將不能成膜。聚氨酯有如此優(yōu)異的成膜性能不但來(lái)自其結(jié)構(gòu)而且與其乳膠結(jié)構(gòu)也有很大關(guān)系,頂層涂飾劑具有很高強(qiáng)度及硬度,丙烯酸樹(shù)脂達(dá)此程度可能常溫將不能成膜。

配伍性：

配伍性不但指多種物質(zhì)混和不產(chǎn)生沉淀的混配性能,更重要指的是成膜后結(jié)構(gòu)的相容性。高分子基礎(chǔ)理論指出,兩種不同的高分子材料相混,材料性能相差越大,其相容性越差。一個(gè)極軟丙烯酸樹(shù)脂和一個(gè)極硬丙烯酸樹(shù)酯混和使用情況,性能差異到一定程度,高分子鏈之間失去相容性,此時(shí)得到的膜為兩相結(jié)構(gòu),硬性樹(shù)脂與軟性樹(shù)脂分離形成了不同的微區(qū),但它與聚氨酯二相結(jié)構(gòu)有本質(zhì)不同,相區(qū)之間無(wú)鍵合,僅有較弱的粘合,此時(shí)材料性能很大程度上取決于連續(xù)相,因此性能相差較大的兩種丙烯酸樹(shù)酯混和使用,從中得不到多少有益的東西。當(dāng)然,對(duì)于一般常用的軟硬丙烯酸樹(shù)脂,還是有較好的相容性。而兩種性能差異較大的聚氨酯樹(shù)脂混和,由于其存在軟硬段結(jié)構(gòu),其配伍性極好,其之間混配有可能獲得各自?xún)?yōu)點(diǎn)的加和。

由于聚氨酯軟段有較好的包容性,聚氨酯樹(shù)脂與其它材料都有很好配伍性,長(zhǎng)期以來(lái)為了經(jīng)濟(jì)原因,一直采用聚氨酯與丙烯酸樹(shù)脂混用,此時(shí)優(yōu)良的配伍性不是來(lái)源于丙烯酸樹(shù)酯,而是由聚氨酯樹(shù)脂優(yōu)良配伍性所支配的。

表面性能：

水性聚氨酯在合成時(shí),采用了內(nèi)乳化法,即在分子鏈上接入親水基團(tuán),它成為其乳化的穩(wěn)定劑,合成時(shí)完全不必外乳化,因此乳液表面張力較高,一般在55達(dá)因/mm,而丙烯酸樹(shù)脂采用乳液聚合,采用了一定量表面活性劑,這些表面活性劑在一定程度上影響了成膜及膜性能,同時(shí)使乳液表面張力降低,較高的表面張力會(huì)造成涂飾劑流平性差,對(duì)皮革濕潤(rùn)能力下降,由于表面張力很易調(diào)節(jié),僅加少量表面活性劑就可大幅度降低表面張力,聚氨酯乳液較高的表面張力不但未成為其缺點(diǎn)而是其優(yōu)點(diǎn)之一,使得其表面張力有一個(gè)大的調(diào)節(jié)范圍,在保證流平性的同時(shí)保持一定表面張力可使涂飾劑較少滲透至皮革深層。從而保證皮革身骨柔軟,因此水性聚氨酯可作為一類(lèi)特殊的皮革封閉材料。