双组分水性聚氨酯工业涂料的制备

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1、第47卷第1期上海涂料Vo1．47No．12009年1月SHANGHAIC0ATINGSJan．2O09双组分水性聚氨酯工业涂料的制备李延军(北京建筑材料科学研究总院有限公司100041)摘要：采用Bayer~水性聚氨酯固化剂和树脂为主要原料，制备了双组分水性聚氨酯涂料并进行了性能检测和配方讨论。结果表明：该产品固化后涂膜坚韧，耐扣胜、耐油性良好，可用于机械设备强_镟i滁装关键词：双组分；抽}生聚氨酯；工业涂料；成膜机理中图分类号：TQ630．7文献标识码：A文章编号：1009-1696(2009)01—0004-040前言表1水性含羟基树脂的基本性能传统的溶剂型聚氨酯

2、涂料凭借其出色的综合性能，已广泛地应用于汽车、工业、重防腐等领域。近年来，随着人们环保意识的不断提高和环保法规对挥发性有机物质(VOC／TVOC)及有害空气污染物(HAPs)的限制日趋严格等因素，水性双组分聚氨酯涂料已成为溶剂型体系的一类换代产品。自20世纪90年代初，Jacobs¨成功开发出一种能分散于水的多异氰酸酯固表2水性聚氨酯固化剂的基本性能化剂，从而使双组分水性聚氨酯涂料真正开始进入实际应用研究阶段。双组分水性聚氨酯涂料由含有异氰原料名称类型霎，s)Bayhydur304聚醚改性lO0l8．24000≤0．15酸根的水性固化剂和含有羟基的水性树脂组成，产品HD

3、I三聚体以水为分散介质，不含有机溶剂，生产和施工时不易BayhydurXP2655磺酸盐改性10020．63500<0．3燃烧，不污染环境，且理化性能可与溶剂型聚氨酯涂HDI三聚体料相媲美。从长远来看，水性聚氨酯涂料将逐步取代溶剂型聚氨酯涂料成为市场的主流产品。1．2水性双组分聚氨酯涂料的配方及生产工艺1．2．1涂料配方(表3)1实验部分1．2．2涂料的生产工艺(1)树脂组分的生产1．1实验原料将表3中1号原料加入搅拌容器中开动搅拌，搅水性含羟基树脂：BayhydrolA145，BayhydrolA拌下依次加入2～7号原料，继续搅拌至物料}昆合均匀，入砂磨机研磨至细度≤

4、20m，再加入8-11号原料，XP2695；水性聚氨酯固化剂：Bayhydur304，BayhydurXP2655，均为拜耳公司产品，其规格分别见表1和表搅拌均匀并调整粘度，过滤，出料包装，为A组分。2；其它助剂，如：消泡剂、分散剂、颜填料等，均为(2)固化剂的生产将固化剂和共溶剂(如需要)加入搅拌罐中慢速市售产品。搅拌，直至混合均匀后过滤，出料包装，为B组分。[收稿El期】2008-11-24第1期李延军：双组分水性聚氨酯工业涂料的制备5表3涂料配方2结果与讨论2．1水性双组分聚氨酯的成膜机理据相关文献报道，水性双组分聚氨酯涂料的成膜机理与一般的乳胶漆和溶剂型聚氨酯涂

5、料均不相同，如朱德勇等人关于水性双组分聚氨酯成膜模型中认为：水性聚氨酯体系为多项成膜，在成膜初期主要为物理干燥过程。首先，施工后大部分水分蒸发后，乳液粒子相互接触，形成紧密堆积的结构，残余的水分和固化剂分子则处在乳液粒子间隙处。随着水分的进一步蒸发，乳液粒子开始凝结，形成更为紧密的六边形排列结构。与此同时，固化剂分子扩散到乳液粒子的界面及其内部发生交联固化反应。在溶剂型聚氨酯涂料体系中，含羟基树脂和含异氰酸酯固化剂均以分子形式溶解在溶剂中，形成均相的体系，固化反应在分子之间进行，因而固化反应进行的比较完全，故形成均相的涂膜。理解水性与溶剂型双组分聚氨酯涂料成膜的差异，有

6、助于我们理解它们之问活化期的差异。注：不含水计算值。2．2水性双组分聚氨酯活化期的测定1．2．3L_r-配比传统的溶剂型双组分聚氨酯涂料在两个组分混合使用时按质量比为A(树脂组分)：B(固化剂)=后固化剂就开始与树脂反应，这样就会导致体系粘度4：1，在搅拌下将固化剂组分缓慢加入树脂组分中，不断上升，故可以用粘度的变化来指示活化期。对于用高速分散机于1000r／min下继续搅拌2～3min至二水性双组分聚氨酯体系则不能用粘度的变化来指示者完全混合均匀，用去离子水调到施工粘度，搅拌过活化期，比如在配方1中，我们就测定了混合后粘度程中不宜速度过快、时间过长，否则可能引入较多气

7、的变化(按配方比例混合，1000r／min搅拌2min，最泡，影响漆膜外观及理化性能。后用水调节粘度至施工粘度25S左右，涂4杯，常温1．2．4水性双组分聚氨酯涂料的基本性能(表4)21oC)，测试结果见图1。从图1中我们可以看出：水表4水性双组分聚氨酯涂料的基本性能性双组分聚氨酯体系的混合粘度在7h内基本保持不检测项目配方1配方2检测方法变，而实际上此体系的活化期要小于7h。同时我们可铅笔硬度(划破)≥2H≥4HGB／T6739---1996A(7d)以看出：混合1h后的粘度还稍有下降，这主要是由摆杆硬度(7d)／s120186DINE