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技术分享:水性异氰酸酯固化剂在双组份水性漆中的应用

随着社会对环境保护的关注,涂料行业水性化迫在眉睫。高性能的双组份水性漆及水可分散固化剂势必受到重点关注,成为应用重点。异氰酸酯单体异氰酸酯是异氰酸的各种酯的总称中国涂料在线coatingol.com。若以-NCO基团的数量分类,包括单异氰酸酯(R-NCO)和二异氰酸酯(OCN-R-NCO)及多异氰酸酯等。其中二异氰酸酯最为常用,是聚氨酯树脂合成过程中的主要原料。常见的有甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、赖氨酸二异氰酸酯(LDI)。不同的单体由于其结构的不同,性能也有较多差异。如图:二异氰酸酯单体大多具有较强的挥发性、毒性,遇湿气易发生反应、不易保存,甚至易燃易爆。所以在固化剂中的应用,是将二异氰酸酯转变为聚异氰酸酯,这样除了降低上述危害以外,还能够提高异氰酸酯的官能度。通过异氰酸酯单体的聚合反应,可得到官能度大于2的聚异氰酸酯,这样与树脂交联后,可以形成立体交联网络,所得的漆膜交联密度才能足够高,体系具有较高的抗性和耐性。常见的聚合反应如下图:在溶剂型固化剂中,TDI、HDI、IPDI、HMDI、MDI均有一定的应用;而在水性固化剂中,目前只有HDI和IPDI两种有一定的应用,HDI应用尤为广泛。聚异氰酸酯固化剂(HDI)目前基于HDI的聚异氰酸酯主要有HDI三聚体和HDI缩二脲。HDI三聚体是由HDI单体聚合而来。如图:根据聚合度的不同,可以制得不同的产品,主要的差异在于官能度、黏度和-NCO含量的不同。HDI单体聚合度越大,其三聚体的官能度就越高,黏度也越高,但是-NCO含量就越低,反之亦然。HDI缩二脲是由HDI单体与水加成而得。如图:根据聚合度的不同,也会有官能度、粘度、-NCO含量的差异。HDI三聚体和HDI缩二脲在性能上的差异性简要概括如下:水可分散型异氰酸酯固化剂在以上提及的聚异氰酸酯中(二异氰酸酯聚合反应产物),均有较强的疏水性,必须配合适用的有机溶剂,且在高剪切力作用下进行水体系分散。即便如此,分散后也不稳定,在施工和漆膜效果上均有很大的局限性和不足。脂肪族或脂环族聚异氰酸酯(例如HDI或IPDI),可以通过聚醚对其进行亲水改性,使其拥有良好的亲水性,而便于在水性体系中混合均匀。如下图,聚醚对HDI三聚体的改性。聚醚改性聚异氰酸酯应用广泛,但对干燥时间、漆膜耐水性等有一定的影响。更好的办法是通过氨基磺酸盐进行改性。如下图,磺酸改性HDI三聚体。经过磺酸改性的水可分散型异氰酸酯固化剂应用于水性涂料,在固化、干性、耐水耐化学品性能方面可媲美于溶剂型涂料。SV-4655、SV-4755即是此种类型。封闭型水可分散异氰酸酯固化剂把封闭型聚异氰酸酯固化剂经过亲水改性,使这类产品可以分散在水性树脂体系中,就可以得到封闭型水可分散异氰酸酯固化剂。高温烘烤时,封闭剂会从体系解封,释放出异氰酸酯基团,使得交联反应得以进行。该类型属于单组分烘烤体系,且应用较少,不在本文进行探讨。反应原理异氰酸酯常温下可以和羟基树脂中的羟基反应,生成氨基甲酸酯,是典型的聚氨酯反应。这是理想的反应,异氰酸酯是比较活泼的基团,事实上它还会与体系中的水、羧基、氨基、脲、环氧等基团发生反应。在上述反应中,异氰酸酯与-COOH和水反应分别生成酰胺和脲,并放出二氧化碳,这是我们不希望发生的副反应。固化剂稀释水可分散型异氰酸酯固化剂(HDI)是可以直接添加使用的,使用时,务必搅拌均匀。为了更好的分散效果,以及对于漆膜干燥时间的控制,往往会用溶剂进行稀释,但不可用含羟基的溶剂进行稀释。可用的稀释溶剂有醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇二甲醚、丙二醇二醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯等。其中,丙二醇甲醚醋酸酯(PMA)与丙二醇二醋酸酯(PGDA)较为常用。PMA有更强的稀释能力,PGDA则在气味、光泽方面有少许优势。应用中,一般稀释为80%固含使用,如果为了更低粘度和分散性,也可稀释为70%固含使用。配漆比例在双组份涂料配漆时,有一个重要的参数,α=-NCO/-OH即异氰酸酯基与羟基的当量比。若-NCO和-OH完全反应,则理论值α=1,但在水性涂料中,大量存在的水(以及其它可能反应的基团)不可避免的消耗部分-NCO。因此,在双组份水性涂料中,通常要做到α>1。关于α值,最好的方法是在应用体系中做一个梯度实验,以确定最佳的比例。常规的α值约1.2-1.4之间为好,有时要到1.5甚至更高。多余的-NCO可以被消耗掉,如果-OH多余则可能影响漆膜的性能。α值越高,耐水、耐溶剂、硬度越高,但可能会导致配漆适用期缩短、脆性增加、光泽下降等。配漆比例计算如何计算双组份涂料中A组分和B组分的配漆比例呢?其实配漆比例的计算就是把α值换算为A、B组分的比例的过程。下面举例在实际应用中的配漆比例计算:另外,有些树脂标的不是基于固含的羟基含量而是羟值。羟值=羟基含量*33,换算成羟基含量再进行计算即可。适用期双组份涂料都有一定的适用期,因为羟基树脂和聚异氰酸酯混合后室温下即发生交联反应。混合后的适用期一般只有4h左右。适用期不能单纯的以体系粘度变化来作为标准,有些时候,交联在乳胶粒子之间进行,水相的粘度变化不大,所以应以漆膜性能作为依据。在低粘度体系中尤为如此,只要某个时间漆膜发生明显失光、性能下降等,就可断定已经过了适用期。影响适用期的因素1、树脂、固化剂本身的反应基团活性树脂和固化剂本身的性能是决定适用期的最主要因素。2、温度-NCO与-OH、-COOH、水等的反应受温度影响很大,活化期随着环境温度的升高而下降。3、配比配漆α值越高(固化剂越多),适用期越短。4、pH值pH值越高,适用期越短。pH对异氰酸酯基团反应速率的影响如图可见,随着pH增加,-NCO与多种基团的反应速率明显增加。5、溶剂一些含有羟基的溶剂,羟基活性较高时,会缩短适用期。6、粘度高粘度体系中,随着反应的发生,更易发生胶化。7、助剂一些助剂,如催干剂等,会加快反应进程,缩短适用期。来源:佳业天成【兰陵化工集团涂料油漆】【申请号】:201010568366.0【申请日】:2010.12.01【公开号】:CN102061750A【公开日】:2011.05.18【申请人】:天津华日阳光保温工程有限公司【地址】:301900天津市蓟县洇溜镇大街九号【发明人】:孙树国;马志雄【摘要】:本发明涉及一种公开号: CN1858122
公开日: 2006.11.08
申请人: 沈阳建筑大学
地 址: 110168辽宁省沈阳市浑南新区浑南东路9号沈阳建筑大学
发明人: 王 博;刘永健;孙 驭
专利代理机构: 沈阳技联专利代理有限公司
代理人: 王德荣 基层处理不当,如水泥墙面的开裂,也会造成涂膜随着开裂。这是造成涂膜开裂的主要原因之一。
当底【兰陵化工集团涂料油漆】摘要:防水保温一体化板是利用硬泡聚氨酯“微孔渗入式”的发泡原理,将防水卷材、硬泡聚氨酯保温芯材以及水泥玻纤毡在工厂一次性热压复合成板,这种板材在屋面上使用,一次施工即可实现防水和保温两种功能。本文以中国物流东北物流基地C1标段屋面防水保温施工为例,阐述了防水保温一体化系统在混(一)机具及基层要求
机具及基层要求见水刷石。
(二)操作要点
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清除空鼓、脱皮部位后浇水湿润。
2.固定分格条
在已湿润的基层涂刷一遍水泥浆(水灰比为0.40~0.50)而后固定分格条,固定分格条要求横平竖直,宽窄一致,交接严密,一般分格

 

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