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水性聚氨酯漆

双组分水性聚氨酯漆用固化剂大多是低黏度多异氰酸酯,异氰酸酯单体的选择对双组分聚氨酯涂膜性能的影响较大。异氰酸酯可分为脂肪族和芳香族,脂肪族异氰酸酯较芳香族耐黄变性好、涂膜外观好,干燥速率和活化期具有良好的平衡等。选用HDI作为固化剂制备的涂膜易流平,外观好,具有较好的柔韧性和耐刮性等,而IPDI制备的涂膜干燥速率快、硬度高,具有较好的耐化学品性和耐磨性。异氰酸酯的二聚体和三聚体也是聚氨酯涂料常用的固化剂。为了提高固化剂的水分散性,对异氰酸酯有多种改性:非离子亲水改性,阴离子改性,阳离子改性和多重改性等。

非离子改性一般是通过引入聚乙二醇单醚,如聚乙二醇单甲醚、聚乙二醇单丁醚等,或聚(乙二醇-丙二醇)共聚物单醚中的亚乙氧基单元来提高亲水性,也有人用聚乙烯吡咯烷酮来改性异氰酸酯。但是由于分离子亲水单体的引入,涂膜的交联度低,涂膜耐水性会有一定程度的下降。用亲水的单羟基聚醚与环状的HDI三聚体反应,使多异氰酸酯三聚体水性化,再对多异氰酸酯组分进行改性,使其亲水基团含量降低,-NCO官能团数目增加,与固化剂交联成膜后,涂膜性能基本达到了溶剂型双组分的水平。同样,利用DMPA或者N-羟乙基甲基吗啉与异氰酸酯反应后再用相关中和剂中和即可得到阴离子或者阳离子改性的异氰酸酯固化剂。离子改性固化剂比聚乙二醇类亲水改性固化剂获得的涂膜具有较好的耐水性。

固化剂的用量是涂膜的性能至关重要的一个因素。通常固化剂的用量是由A组分的羟基含量和所需涂料的性能要求决定的。固化剂少,反应程度低,导致涂膜交联度低,涂膜硬度下降,耐水、耐溶剂、耐热等性能均会下降;若固化剂过多,固化剂与水反应生成脲基甲酸酯,增加了涂膜的交联密度,提高了涂膜的强度,但是冲击性能下降。所以固化剂存在最佳用量。

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