厚浆型聚氨酯面漆的制备

0 前 言
随着工业的迅速发展及全球环保要求的日益严格,以及国际装饰涂料市场对V O C的限制,使用低溶剂低污染的涂料已经成为发展趋势。其中,双组分丙烯酸聚氨酯是近年来发展起来的一类新型涂料,其综合性能非一般产品所能相比,被认为是最具有发展前景的涂料品种之一[1]。丙烯酸聚氨酯涂料具有防腐性能好、耐候性强、施工方便等优点。广泛地适用于钢结构设施、煤气管道、化工设施、油罐贮槽、桥梁、码头、电机、家电、中央空调、铝合金、火车、轿车等的涂装。本文研制的厚浆型聚氨酯面漆,性能优异,理论成膜率高,一次成膜湿膜能达到250~475 μm,固体分高,进一步减少了溶剂的使用量,更利于环保。

1 试验部分
1.1 主要原材料及配方
厚浆型聚氨酯面漆的参考配方见表1。m(甲组分)∶m(乙组分)=4∶1

1.2 制备工艺
将表1甲组分原材料按照一定的顺序混合,经高速搅拌分散机高速分散均匀后,加入研磨机中研磨至细度合格,调整黏度,过滤,包装,制成甲组分。
1.3 性能指标及检测结果
该产品的技术指标和性能检测结果见表2。

2 结果与讨论
2.1 树脂的选择
一般而言,基料的性能对涂料的性能起着决定性的作用。树脂的生产工艺和相对分子质量大小对涂膜的物理性能及施工性能影响很大[2]。本文选用了3种不同黏度丙烯酸树脂,根据同样的配方,配制成3种涂料,进行性能对比,结果见表3。

从表3可以看出,不同黏度的羟基丙烯酸树脂制成的涂料在性能上差别较大。黏度低的羟基丙烯酸树脂制成的涂料固体分高,流平性好,附着力稍差,高压无空气喷涂时易流挂;而黏度太高的树脂,制成涂料后流平性变的很差,容易出现起泡,干膜有缩孔等多种涂膜弊病。经过反复试验比较,样品2在综合性能上更有优势,成膜后机械性能优良。
2.2 固化剂的选择
丙烯酸聚氨酯涂料是双组分体系,主要是利用甲组分丙烯酸树脂带有的—O H和乙组分脂肪族多异氰酸酯带有的—N C O混合反应固化,所以固化剂对涂料性能的影响也相当大,异氰酸酯类固化剂主要有H D I缩二脲、H D I的三聚体、T D I三聚体、I P D I三聚体,这些多聚体的官能度均在3个以上,相对分子质量小,交联活性高[3]。本试验比较了H D I缩二脲、H D I的三聚体、T D I三聚体3种固化剂配漆后对涂膜性能的影响,结果见表4。IPDI三聚体因其价格昂贵,一般不采用。本试验最终采用H D I的三聚体作固化剂,其综合性能令人满意。

2.3 流变剂的选择
对厚浆涂料而言,流变剂的选择至关重要,而涂料的流平及流挂性有着相反的限约因素。为了得到优异的流平性,涂料的黏度必须保持十分低的水平,这样才能使涂料自由流动后形成一种平滑的涂膜。与此相反,完全不发生流挂就要求涂料的黏度十分高,这样会使涂料不易流动,流平性就不会好。流变性添加剂对这两者可起很好的平衡作用[4]。流变剂不仅影响到涂料在各个阶段的黏度特性,而且直接关系到涂料中颜填料的沉淀性、施工性能、抗流挂性、流平性,乃至涂料成膜后的涂膜物化性能[5]。本试验经过大量试验,比较了聚酰胺蜡、聚乙烯蜡、有机膨润土、改性氢化蓖麻油、阴离子型流变剂对涂膜性能的影响,试验结果发现聚酰胺蜡、聚乙烯蜡、有机膨润土的加入起到的作用甚微,喷涂时易流挂,采用改性氢化蓖麻油和阴离子型流变剂混合加入的方式可以起到很好的抗流挂效果(见表5)。

2.4 其他助剂的选择
涂料是多组分的复杂体系,在生产和施工使用的工程中,都会产生大量的气泡,都会经过流体这个阶段,为了得到理想的涂层效果,需要加入消泡剂和流平剂来调节。而且因为是厚浆面漆,还需要加入润湿分散剂、手感剂等助剂,来提高涂料的综合性能。

3 结 语
(1)本文探讨了各种因素对厚浆型聚氨酯涂料的影响,通过大量试验,对树脂、固化剂、流变剂及相关助剂进行筛选,确定了厚浆型聚氨酯面漆的配方。
(2)通过对各种黏度的树脂的比较,确定采用黏度(涂-1/25 ℃)为215 s的羟基丙烯酸树脂。
(3)通过对各种固化剂的选择,确定了采用H D I的三聚体作固化剂,其耐候性好,涂膜硬度高。
(4)确定了采用的流变助剂,采用质量分数为0.5%的阴离子型流变剂和5%改性氢化蓖麻油混合加入,可以达到最佳的抗流挂效果。
(5)本文研制的厚浆型聚氨酯面漆固体分高,综合性能优异,装饰性强,是符合环保要求的新型涂料品种。

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