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水性聚氨酯用固化剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2018-1-25 10:52:40
一些硅偶联剂可以作为水性聚氨酯用固化剂。有机硅型水性聚氨酯用固化剂主要带有环氧基和硅氧烷基。环氧基可以同羧基反应,将硅氧烷基引入大分子链,通过硅氧烷基的水解、硅羟基的缩合实现其固化。

添加该类水性聚氨酯用固化剂的体系具有以下特点:(1)改善耐溶剂性、耐冲击性和耐划伤性;(2)优异的湿态和干态附着力;(3)坚硬而仍具有弹性的涂层;(4)对固化后涂膜的透明性和颜色没有副作用;(5)老化后光泽保留率高。

固化的化学机理涉及环氧硅烷的两个官能团;分子的环氧基同树脂羧基反应,而烷氧基部分在水解后通过缩聚而固化成硅氧硅键,烷氧基水解形成的羟基也可以同基材表面反应改善涂料的湿态附着力,或改善颜料同树脂的结合。

水性多异氰酸酯是由脂肪族二异氰酸酯三聚体用非离子型表面活性剂(如聚环氧乙烷)进行接枝改性合成,官能度3~4,固含量可达100%,也可用酯、酮、芳烃及醚酯类溶剂适当稀释。施工时,该组分在手工搅拌下可以很容易分散到另一组分即羟基组分中。

用其多异氰酸基团可以和水性丙烯酸型、水性聚酯型或水性聚氨酯型多元醇配制双组分水性聚氨酯涂料,其性能远远优于单组分体系,比较接近溶剂型体系的性能,可以用于强调性能产品的涂饰。

常用的固化剂有多氮丙啶、碳化二亚胺,以及水可分散多异氰酸酯、环氧树脂、氨基树脂、环氧硅氧烷等。

环氧基是具有—CH(O)CH—结构的官能基。特点是反应性强。开环聚合或与其他化合物加成反应后分子链增长。含两个以上的环氧基与多官能团化合物反应之后生成具有固化结构的固化物,这就是环氧树脂及其固化物。

由于三元环高度张力的存在,使得环氧基能在温和的条件下与伯胺基、巯基或羟基等亲核试剂发生开环反应,分别形成仲胺、硫醚或醚键。

按照化学性质可把含活泼氢化合物分成碱性化合物(如伯胺、仲胺、酰胺等)和酸性化合物(如羧酸、酚、醇等)。它们的活泼氢原子与环氧基会产生以下加成反应。

碱性化合物按亲核机理与环氧基反应,一般说来碱性大的活性大,如脂肪胺>芳香胺。酸性化合物按亲电机理与环氧基反应,一般说来酸性大的活性大,如羧酸>酚>醇。



甲基环己二胺(脂环胺类固化剂扩链剂HTDA)参考指标:

外观(25℃):无色或淡黄透明液体

色度≤1

粘度(mPa.s/25℃):5-15

胺值(mgKOH/g):850-900

活泼氢当量(g/ep):32

纯度(%)≥99.5

含水量(%)≤0.2

沸点(℃):213

比重(g/mm3):0.94

添加量(100份128树脂):16-17

甲基环己二胺(脂环胺类固化剂扩链剂HTDA)是一种带侧甲基的脂环胺单体,是一支新型的脂环胺类环氧树脂固化剂。

该产品可单独用作固化剂,还可与其他普通环氧固化剂(如:脂肪胺,脂环胺、芳香胺、酸酐等)或通用促进剂(如:叔胺、咪唑)混合使用,在宽广的温度范围类固化环氧树脂,适用于复合材料、涂料、胶粘剂和地坪等领域;可用于聚酰胺、聚酰亚胺等有机合成;可用于聚氨酯做胺类扩链剂,与异氰酸酯基形成脲键,提高产品的综合性能。



脂肪族伯胺与端环氧基的反应在室温下就能进行,无需促进剂。但是一系列质子给予体物质(如醇类、酚类、羧酸、磺酸和水等)对此反应有促进作用。

而质子接受体物质(如酯类、醚类、酮类和腈类等)对它起抑制作用。促进效果的顺序为:酸≥酚≥水>醇>腈>芳烃(苯、甲苯等)>二氧杂环己烷>二异丙基醚。

芳香胺比脂肪胺的活性小,与环氧基的反应速度慢。室温下只有30%左右的树脂参加了反应。这是由于芳香胺氮原子上的不对称电子被苯环部分地分散了(苯核的E效应),造成碱性降低,以及苯环的立体位阻效应所致。然而芳香胺与脂环环氧基的反应却要比脂肪胺快。

聚天门冬氨酸酯树脂的凝胶时间与许多小分子的催化有关。研究表明,含羟基的小分子化合物对NH/NCO反应有明显催化作用,如甲醇、乙醇、乙二醇、水分等,会较大程度缩短涂料的活化期。所以,聚天门冬氨酸酯聚脲涂料中应避免混入水分和低分子醇。在配方中加入除水剂或分子筛不失为一种行之有效的手段。

聚脲色漆涂料和所有种类的色漆一样,由于各种颜料的比重、粒径大小不一,涂层成膜过程中易形成贝拉德漩涡,造成颜色不均匀。加入能降低表面张力的有机硅助剂,可以有效防止浮色或发花的现象出现。

由于聚天门冬氨酸酯树脂可做成高固低粘涂料,有效降低VOC含量,从理论上讲,完全可以做出无溶剂型涂料,考虑到实际施工的需要,一般固含在90%时比较适合施工,借助高压无气喷涂,一次施工可达300μm以上。


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