当前位置: 首页 >> 无锡市山通工程机械配套有限公司

双组分水性聚氨酯涂料的应用研究通过一系列制漆试验考察了不同组合不同配比的BayhydrolXP和Ba

2021-07-23 来源:晋中机械信息网

双组分水性聚氨酯涂料的应用研究,通过一系列制漆试验,考察了不同组合、不同配比的Bayhydrol XP 和Bayhydur XP 系列涂膜在干性、光泽、硬度、耐介质性能、适用期等方面的表现, 为不同用途的水性聚氨酯配方提供数据

1 引言

自20 世纪80 年代后期以来,由于环保法规的日益严格,水性聚氨酯树脂的发展步伐逐渐加快。水性聚氨酯与溶剂型聚氨酯树脂的性能差距逐步缩小,在硬度、耐磨、抗冲击、抗弯曲等机械性能方面甚至超过溶剂型聚氨酯。

在相对湿度小于50%的条件下,干燥速率也不逊于溶剂型涂料中国塑料网vlevle.com。水性聚氨酯产品开发力度之大和产品系列之丰富尤以拜耳、巴斯夫、罗地亚等公司为突出。应用于涂料的水性聚氨酯树脂除考虑对人和环境友好的因素外,高品质的水性聚氨酯更多地考虑了户外耐候性、耐黄变性的因素,较多采用六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)等脂肪族异氰酸酯合成综合性能优异的水性聚氨酯,且较为突出的是水性聚氨酯固化剂采用脂肪族或脂环族二异氰酸酯,其耐水解性好于采用芳香族二异氰酸酯的固化剂,易制得相对分子质量高且分布窄、黏度低的预聚体。

对水性聚氨酯的研究表明,聚氨酯结构中的—NCO基团与水的反应速率小于水的蒸发速率,含官能基的脂肪族—NCO 反应性如下:胺> 羟基> 水> 脲> 氨基甲酸酯。在水蒸发后,漆膜中以—NCO 与—OH 的反应为主。

国外学者研究表明:只有在—NCO 基团自由释放时,水才能离开漆膜,—NCO 基团才有可能与含羟基的组分反应。因此—NCO/—OH 应在1.2 ~ 2.5 之间,才能使水快速脱离漆膜。且过量的异氰酸酯与水反应生成脲结构,产生网状交联结构,使漆膜硬度增加,耐化学品性能提高。考虑到性价比因素,最适宜的比例应为1.5 左右。

本文以不同的含羟基丙烯酸分散体和亲水性HDI聚异氰酸酯为基础,考察了不同组合的Bayhydrol XP和Bayhydur XP 系列涂膜的干性、光泽、硬度、耐介质性等,为选择不同用途的水性聚氨酯配方提供数据。

2 试验部分

2.1 主要原材料

⑴Bayhydrol XP 系列水性含羟基丙烯酸分散体(2457、2470、2546、2542、2695)的技术指标见表1。

双组分水性聚氨酯涂料的应用研究,通过一系列制漆试验,考察了不同组合、不同配比的Bayhydrol XP 和Bayhydur XP 系列涂膜在干性、光泽、硬度、耐介质性能、适用期等方面的表现, 为不同用途的水性聚氨酯配方提供数据 中国塑料网,vlevle.com

⑵Bayhydur XP 系列亲水性脂肪族聚异氰酸酯(2451、2547、2655)是HDI 三聚体,为非离子型乳化剂的多异氰酸酯混合物,使改性的多异氰酸酯不需高剪切力而易乳化于水中。Bayhydur XP 系列产品的技术指标见表2。

双组分水性聚氨酯涂料的应用研究,通过一系列制漆试验,考察了不同组合、不同配比的Bayhydrol XP 和Bayhydur XP 系列涂膜在干性、光泽、硬度、耐介质性能、适用期等方面的表现, 为不同用途的水性聚氨酯配方提供数据 中国塑料网,vlevle.com

⑶润湿剂、流平剂、消泡剂为BYK、迪高的产品。

2.2 涂料基础配方

涂料基础配方见表3。

双组分水性聚氨酯涂料的应用研究,通过一系列制漆试验,考察了不同组合、不同配比的Bayhydrol XP 和Bayhydur XP 系列涂膜在干性、光泽、硬度、耐介质性能、适用期等方面的表现, 为不同用途的水性聚氨酯配方提供数据 中国塑料网,vlevle.com

2.3 性能测试仪器及方法

试验环境按GB/T 9278—1988 要求;漆膜制备按GB/T 1727—1992 要求;漆膜干燥时间按GB/T 1728—1989 测定;漆膜附着力按GB/T 1720—1989 测定;漆膜柔韧性按GB/T 1731—1993 测定;漆膜耐冲击性按GB/T 1732—1993 测定;漆膜铅笔硬度按GB/T 6739—1996 测定;漆膜耐水性按GB/T 1733—1993 测定;漆膜耐化学试剂性按GB/T 1763—1989 测定。

3 结果与讨论

3.1 含羟基丙烯酸分散体与亲水性固化剂配漆性能测定

含羟基丙烯酸分散体与亲水性固化剂配漆性能测定结果见表4。

双组分水性聚氨酯涂料的应用研究,通过一系列制漆试验,考察了不同组合、不同配比的Bayhydrol XP 和Bayhydur XP 系列涂膜在干性、光泽、硬度、耐介质性能、适用期等方面的表现, 为不同用途的水性聚氨酯配方提供数据 中国塑料网,vlevle.com

根据试验结果得出:

⑴适合做全亚光漆的组合有:2546/2451、2457/2451、2457/2547、2546/2547、2695/2547;

⑵适合做20% ~ 30%光泽的组合有:2546/2655;

⑶决定涂膜光泽高低的主要因素在于含羟基丙烯酸分散体的类型。其中一级分散体消光效果明显,这是因为一级分散体为外加乳化剂经强剪切力作用的水分散体(粒径大于1 μm),乳液粒径大且分布较宽,较大的粒径导致涂膜微观表面凹凸,入射光在其表面发生散射,产生消光的外观,使涂膜具有亚光效果。

⑷适合做亮光漆的组合有:2542/2547、2470/2655、2695/2655、2542/2655。其中2695/2655 组合兼具高亮度和高硬度。2695 是应用羧基基团自乳化稳定分散的二级分散体,粒径小于0.1 μm,2655 是拜耳的第三代磺酸盐改性亲水性固化剂,具有低黏度、水分散性好、硬度高及干燥速率较快等特点,使涂膜微观更平整,反射率高,光泽高。

⑸按照常理,2655 固化剂本身的黏度较高,与水性树脂配合会有明显的增稠现象,为便于施工,应该采用醚醇类溶剂稀释,但试验发现,为减少涂料中的VOC 所尝试的不用稀释、直接配漆后机械或手工搅拌,用水稀释后施工的结果表明,涂膜光泽及各方面性能都很好。

3.2 不同树脂组合中亚光粉添加量与光泽的关系

不同树脂组合中亚光粉的添加量与光泽的关系见表5。

双组分水性聚氨酯涂料的应用研究,通过一系列制漆试验,考察了不同组合、不同配比的Bayhydrol XP 和Bayhydur XP 系列涂膜在干性、光泽、硬度、耐介质性能、适用期等方面的表现, 为不同用途的水性聚氨酯配方提供数据 中国塑料网,vlevle.com

从表5 可以看出,含羟丙烯酸水分散体2546 与水性固化剂2547 或2451 配合,只需少量的亚光粉即可达到全亚光效果,配合慢干性水分散体2542 后,干性减慢,而消光所需亚光粉的量则成倍增加。

3.3 配漆结果

2 种含羟基丙烯酸分散体组合与聚异氰酸酯配漆结果见表6。

对同样配比的2457/2695 组合,采用固化剂2655的光泽可以达到90%左右,硬度也较高。而采用2547固化剂的光泽只有60%。2546/2542 组合随2542 量的增加,干性减慢。

3.4 配漆后适用期

配漆后适用期考察(黏度测定:4# 转子,60 r/min,室温25 ℃)结果见表7。

1 ~ 15 不同水性丙烯酸分散体组合分别与2451、2547、2655 固化剂配漆适用期变化见图1 ~ 3。

双组分水性聚氨酯涂料的应用研究,通过一系列制漆试验,考察了不同组合、不同配比的Bayhydrol XP 和Bayhydur XP 系列涂膜在干性、光泽、硬度、耐介质性能、适用期等方面的表现, 为不同用途的水性聚氨酯配方提供数据 中国塑料网,vlevle.com

从图1 ~ 3 及表7 结果可以看出:

⑴各种组合,无论原始配漆黏度大小,无论黏度随时间增加或是降低(2470/2451),其适用期差别不大,基本都在2 ~ 4 h。

⑵随时间变化黏度降低,说明在1 h 之内,内部已逐渐生成凝胶颗粒、结块,导致黏度稀稠不均。

⑶2457/2451 组合由于2457 的极低黏度使得适用期相对稍长。

⑷2470 无论与2547、2451 或2655 固化剂配合,原始黏度均较大,且2470 与2547、2451 配合黏度随时间降低,这是因为有凝胶逐步生成。

⑸Bayhydrol XP 和Bayhydur XP 配漆后,应搅拌后15 min 左右,消泡后立即施工,放置时间越长,漆膜的质量越差。

3.5 不同NCO/OH 比例的涂膜性能及耐介质性

不同NCO/OH 比例的涂膜性能及耐介质性试验结果见表8。

双组分水性聚氨酯涂料的应用研究,通过一系列制漆试验,考察了不同组合、不同配比的Bayhydrol XP 和Bayhydur XP 系列涂膜在干性、光泽、硬度、耐介质性能、适用期等方面的表现, 为不同用途的水性聚氨酯配方提供数据 中国塑料网,vlevle.com

从表8 结果可以看出:

⑴对2456/2542 羟基组合,与2451、2547、2655 固化剂的任一种以任意比例(NCO/OH < 2.5)配合,附着力和耐冲击性能都很好。

⑵对2546/2542 组合,采用2451 固化剂,耐酸和耐碱性能为NCO/OH 比值越高越好,采用2547 固化剂也有同样趋势,而对于2655 来说,则有相反结果,其合适的NCO/OH 为1。

⑶随固化剂用量的加大,干性减慢,硬度提高。

4 结语

采用Bayhydrol XP 和Bayhydur XP 系列配合的双组分水性聚氨酯涂料在干燥速率、机械性能、抗划伤、硬度、光泽方面有较佳表现。其中干性、机械性能接近溶剂型聚氨酯涂料,硬度、抗划伤性甚至超过溶剂型聚氨酯涂料。但在抗高温黏连性,耐介质性能、可厚涂性方面还有些差距。前述数据可用于水性木器涂料、地面涂料、建筑涂料等配方的选择。水性聚氨酯配方选择时,除需考虑涂料的性能因素外,在实际应用方面需要考虑如下因素:

⑴性价比因素。Bayhydrol XP 和Bayhydur XP 系列产品环保性卓越,涂膜性能优异,但到目前为止,价格仍然较高,这对产品的规模应用尚有阻碍。

⑵配方中对蜡类产品的选择问题。蜡对于木器涂料或建筑涂料是有必要的,能增加丝滑手感和抗污性能,但对地面涂料是不必要的,地面需要摩擦力。

⑶同样配方,采用不同的增稠体系,对光泽可有10%~ 20%的影响,这需要按照成本和需求试验选择纤维素类、聚氨酯类增稠剂的类型和用量。

⑷采用不同的施工方法(喷、刷、辊),涂料的表面张力和消泡效果以及对黏度的要求不同,应与试验采用相应的合适配方,相对来说,辊涂施工更容易达到较好的施工效果。

⑸水性聚氨酯厚膜大于150 μm 时容易鼓泡,要达到厚度需多道涂装。

双组分水性聚氨酯涂料的应用研究

李秀玲,刘俊杰,杨帅,杨旭,李萌

(中化化工科学技术研究总院,北京100011)

CECSA新零售品牌孵化沙龙

FUS猎云网2019年度医疗健康产业峰会

第二届智能家居亚洲峰会暨精品展

2018常熟跨境电商峰会

友情链接