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1前言
聚氨酯[1-3]是20世紀(jì)40年代新開發(fā)的一類人工合成聚合物，其分子主鏈中含有許多重復(fù)的氨基甲酸酯鏈段。聚氨酯樹脂應(yīng)用于涂料中能帶來許多優(yōu)異的性能，如堅(jiān)硬、柔韌、耐磨、耐化學(xué)品、附著力強(qiáng)、成膜溫度低、可室溫固化等。傳統(tǒng)的溶劑型聚氨酯涂料在合成和施工過程中使用大量的有機(jī)溶劑，釋放大量的揮發(fā)性有機(jī)化合物，對(duì)人體健康和環(huán)境造成危害。水性聚氨酯以水作為分散介質(zhì)，可調(diào)配成不含或僅含少許有機(jī)溶劑的涂料。雙組分水性聚氨酯涂料由含有異氰酸根的水性固化劑和含有羥基的水性樹脂組成，產(chǎn)品以水為分散介質(zhì)，不含有機(jī)溶劑，具有無毒、不易燃燒、不污染環(huán)境、節(jié)能、安全可靠、不易損傷被涂飾表面、易操作和易改性等優(yōu)點(diǎn)，理化性能可與溶劑型聚氨酯涂料相媲美，在木器涂料、塑料涂料、紙張涂料、建筑涂料以及織物和皮革涂飾等許多涂裝領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，水性聚氨酯正呈現(xiàn)出逐步代替溶劑型聚氨酯的發(fā)展趨勢(shì)。
本文研制了一種雙組分水性聚氨酯啞光清漆，適用于環(huán)氧樹脂體系或聚氨酯體系的表面消光，涂膜光澤柔和，具有耐磨、耐候、化學(xué)抗性好等特點(diǎn)，能在一定程度上掩飾涂層表面缺陷，提高涂層的綜合性能，該產(chǎn)品可望在諸多領(lǐng)域獲得應(yīng)用。
2實(shí)驗(yàn)
2.1原料
水性含羥基樹脂Bayhydrol XP 2546和BayhydrolXP 2542、水性聚氨酯固化劑Bayhydur XP 2547，拜耳公司。其他助劑如潤(rùn)濕劑Hydropalat 140、消泡劑BYK024和Airex 901W、分散劑SN-Dispersant 5027、增稠劑RM-8W、消光劑OK500、流平劑BYK 380N、成膜助劑Texanol和蠟乳液Poligent WE1，均為市售。
2.2制備方法
雙組分水性聚氨酯啞光清漆由A、B組分配制而成。制備時(shí)，首先加去離子水于分散缸中，開動(dòng)分散機(jī)，調(diào)轉(zhuǎn)速至800 r/min，依次投入樹脂乳液BayhydrolXP 2546、潤(rùn)濕劑、消泡劑、分散劑、增稠劑、消光劑。然后調(diào)轉(zhuǎn)速至1 500 r/min，充分分散20～30 min，再
將轉(zhuǎn)速調(diào)至300～500 r/min，加入樹脂乳液BayhydrolXP 2542、流平劑、成膜助劑、蠟乳液和增稠劑，繼續(xù)分散10～15 min。分散完畢，出料。A組分制備完成。A組分配方如下(以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，下同)：
B組分為拜耳公司水性聚氨酯固化劑BayhydurXP 2547，用量25.00%，，z(NCO)：n(OH)=1.6，活化期4h。
2.3施工工藝
使用時(shí)，A組分與B組分按質(zhì)量比4：1倒入混合容器，手工或機(jī)械攪拌均勻，施工方法可采用輥涂或噴涂方式。本實(shí)驗(yàn)制備的雙組分水性聚氨酯清漆黏度較低，施工時(shí)可視黏度適量添加水分，添加量不應(yīng)大于8%，控制施工溫度不低于10 0C。雙組分水性聚氨酯啞光清漆的活化期與溫度有關(guān)，溫度越高，反應(yīng)進(jìn)行越快，活化期縮短。但乳液黏度沒有顯著變化，因此不能通過黏度判斷是否變性。一般可在2h內(nèi)施工完畢。當(dāng)環(huán)境溫度低于10 0C而高于0 0C時(shí)，可加入2%丙二醇以增加抗凍融性。
3結(jié)果與討論
3.1含羥基樹脂組分
實(shí)驗(yàn)配方中的含羥基樹脂組分選用拜耳公司的Bayhydrol XP 2546和Bayhydrol XP 2542，這2種羥樹脂原料的基本性能(摘自產(chǎn)品說明書)如表1所示。
以分散，因此配方選用了一種細(xì)度較小、消光效率高并且易于分散的消光劑OK500。經(jīng)過試驗(yàn)，加入不同含量的該消光劑對(duì)所制清漆光澤度(600)的影響效果如圖3所示。
它表明，消光劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2.4%時(shí)，可以取得理想的消光效果，符合啞光清漆的要求。但過量的消光劑會(huì)使配制清漆所需的分散時(shí)間和分散速度隨之加大，同時(shí)儲(chǔ)存中易出現(xiàn)沉淀，影響使用效果。因此，消光劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)以2.4%為宜。
3.4 NCO與OH摩爾比的影響
雙組分水性聚氨酯涂料中異氰酸基團(tuán)與羥基的比例十分關(guān)鍵。雙組分混合體系中主要的潛在反應(yīng)如下[3]：
水性聚氨酯反應(yīng)體系中一定的異氰酸酯與活潑氫化物的反應(yīng)種類很多，生成的活性基團(tuán)又可進(jìn)一步反應(yīng)，生成其他高分子支鏈化合物。因此，在配制雙組分聚氨酯涂料時(shí)一般采用異氰酸酯過量。而反應(yīng)體系中NCO與OH的摩爾比對(duì)涂料最終成膜的物化性能有很大影響。為確定適宜的兩組分反應(yīng)比例，在雙組分水性聚氨酯涂料的制備實(shí)驗(yàn)中，選取不同比例的A、B組分混合制備漆膜，在標(biāo)準(zhǔn)條件下固化7d，測(cè)試各漆膜的機(jī)械性能，研究不同的NCO、OH比例與漆膜性能之間的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。測(cè)試結(jié)果顯示，NCO/OH比值越高，交聯(lián)固化速度越快，漆膜硬度越高，耐磨性增強(qiáng)，同時(shí)脆性增加，光澤也提高。當(dāng)A、B質(zhì)量比為4：1，n(NCO)：n(OH)約為1.6時(shí)，反應(yīng)制得的漆膜具備良好的綜合性能，光澤低，柔韌性好，硬度和耐磨性均理想，干燥速度適中，是理想的混合比例。
3.5雙組分水性聚氨酯啞光清漆的性能
所制備的雙組分水性聚氨酯啞光清漆性能檢測(cè)結(jié)果見表3。
4結(jié)語
雙組分水性聚氨酯涂料兼有溶劑型聚氨酯涂料的高性能和水性涂料的環(huán)保性能，應(yīng)用前景十分廣闊。本文介紹了一種雙組分水性聚氨酯啞光清漆的制備研究方法。配方選用拜耳公司的水性聚丙烯酸樹脂乳液和脂肪族聚異氰酸酯固化劑，設(shè)計(jì)了含羥基組分Bayhydrol XP 2546和Bayhydrol XP 2542乳液合理的混拼比例，并通過改變兩組分的反應(yīng)比例進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，確定了A、B組分的理想施工質(zhì)量比為4：1。試驗(yàn)研究了消光劑的加入量與涂膜光澤之間的變化關(guān)系，確定了消光劑適宜的添加量為2.4%。 按此配方制備的水性聚氨酯啞光清漆硬度≥2H、柔韌性≤1，具有耐磨、耐候性等特點(diǎn)，可用于降低環(huán)氧樹脂或聚氨酯體系的表面光澤，具有施工用量少，消光效果顯著的特點(diǎn)，應(yīng)用于涂層體系能提高涂層的綜合性能。
