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              DP水漆技術如何提高水性聚氨酯樹脂的交聯密度

              DP水漆技術如何提高水性聚氨酯樹脂的交聯密度

              發布日期:2018-03-23 瀏覽次數:1442

              上海六鏈 陳正林單組份水性聚氨酯具有很高的斷裂延伸率(可達800%)和適當拉伸強度(20 MPa),并能常溫干燥。因為高分子量聚合物不能形成良好而穩定的水分散體,所以傳統的單組份水性聚氨酯通常是較低分子量或低交聯度。與溶劑型單組份聚氨酯涂料相比,單組份水性聚氨酯涂膜的耐化學介質性不良,硬度、表面光澤…

              單組份水性聚氨酯具有很高的斷裂延伸率(可達800%)和適當拉伸強度(20 MPa),并能常溫干燥。因為高分子量聚合物不能形成良好而穩定的水分散體,所以傳統的單組份水性聚氨酯通常是較低分子量或低交聯度。與溶劑型單組份聚氨酯涂料相比,單組份水性聚氨酯涂膜的耐化學介質性不良,硬度、表面光澤度和鮮艷性較低。

              為提高水性聚氨酯涂料的機械和耐化學介質性能,交聯改性能顯著提高涂膜性能,從而擴大涂料的應用范圍。目前,交聯方法主要有:

              ①內交聯法,在乳液或水分散體合成時加入少量三官能度或更高官能度的化合物形成輕度交聯,或者加入水揮發后能與分子中活性基團起反應的化合物交聯,如酰胺/酰肼交聯。美國Olin公司最近研制出使用尿丁酮作為內交聯劑的新技術。采用該技術能夠制得穩定的乳膠體系,其乳膠顆粒中的聚氨酯骨架中含有尿丁酮基。當過量的二元胺遷移到乳膠顆粒中,與尿丁酮反應形成縮二脲鍵時,能誘發輔助交聯反應。這種輔助交聯反應發生在乳膠顆粒內,它增大乳膠顆粒中聚氨酯鏈分子量而不影響乳膠的穩定性,克服了當前單組份水性聚氨酯涂料所存在的硬度低、耐水性和耐溶劑性不良的缺點。

              ②氣干法,即利用空氣中的氧氣使水性聚氨酯鏈上的不飽和碳碳雙鍵發生氧化交聯。

              ③外交聯法,外交聯法能顯著提高涂膜性能,根據交聯劑的不同,外交聯改性可分為如下幾種:

              (1)氮丙啶化合物交聯

              氮丙啶化合物是羧基的良好交聯劑,常溫下氮丙啶與羧基可發生快速反應形成交聯,反應式如下所示。

              (2)環氧基交聯

              在室溫和中等溫度條件下環氧基可以和樹脂中的羧基和羥基發生化學反應,其反應

              式如下。這類反應也可用于乳液合成中使乳膠粒子輕度交聯。

              (3)硅氧烷交聯

              帶特殊官能團的硅氧烷與乳液的活性基團發生水解縮聚而交聯,如帶環氧基的硅氧

              烷與乳膠粒子中的羧基反應,反應式如下。

              (4)多碳二亞胺交聯

              碳化二亞胺可與-COOH反應形成交聯,可作為水性涂料的交聯劑,反應式如下。

              (5)金屬離子交聯

              碳酸銨鋯鹽或碳酸銨鋅鹽與樹脂羧基的交聯反應可室溫進行,產生的離子鍵有很好的耐熱性和耐醇性,交聯后涂膜硬度和耐水性可得到改善,其反應式如下。

              通過在施工前在WPU中加入氮丙啶、碳化二亞胺、三聚氰胺等外交聯劑,涂料成膜后其耐溶劑性明顯提高。 除了交聯改性,還可以在水性聚氨酯體系中引入其它組份,進行復合改性,這是聚氨酯改性的重要途徑。目前,聚氨酯與羥甲基纖維素、聚乙烯醇、醋酸乙烯、丁苯橡膠、環氧樹脂、聚硅氧烷和聚甲基丙烯酸甲酯的復合乳液均有研究,其中后三類復合乳液的研究較為活躍:環氧樹脂改性是將聚氨酯預聚物中-NCO同環氧樹脂鏈上的環氧基發生反應,使聚氨酯分散體的綜合性能大為提高;聚氨酯聚硅氧烷一般為聚硅氧烷和聚氨酯的嵌段共聚物,具有很好的機械性能、柔韌性、電性能和表面性能;丙烯酸改性聚氨酯(PUA)乳液可將聚氨酯的較高拉伸強度和抗沖強度、優異的柔性和耐磨損性能與聚丙烯酸酯的良好附著力、較低成本有機的結合,能制備出高固含量、低成本的水性聚氨酯樹脂。

              無論是交聯改性還是復合改性聚氨酯,它們都屬于單組份聚氨酯(或交聯劑組份量很少),其涂膜性能還不夠理想,也可采用對單組份水性涂料的涂膜進行烘烤等后處理,以提高涂膜性能。想要得到更高性能的涂膜,還須采用雙組份聚氨酯體系。

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