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水性涂料固化剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-4-20 13:08:14
固化是显著提高涂膜性能的根本方法,通过固化可大幅度提高涂层的各种性能从而扩大涂料的应用范围。

高温烘烤固化型水性涂料在工业上已获得应用,其代表性的品种有水性氨基、水性环氧类型的烤漆。然而,室温固化是一个更诱人的方向。
水性涂料的室温固化方法主要有:

①内固化法,乳液或水分散体合成时加入少量三官能度或更高官能度的化合物形成轻度固化,或者加入水挥发后能与分子中活性基团起反应的化合物固化,如酰胺/酰肼固化,内固化法对涂层性能的提高作用很有限;

②气干法,即水性醇酸或水性氨酯油等体系利用空气中的氧气固化;

③外固化法,通过外加固化剂构成双组分涂料。外固化法能显著提高涂膜性能,水性涂料固化剂的品种众多,关键是选取一种性能优异的水性涂料固化剂。

水性涂料室温固化的机理。阴离子水性涂料树脂中存在羧基和羟基,提供了进一步固化的可能,室温下能与羧基或羟基反应的多官能度化合物可用做水性涂料固化剂。

异氰酸酯常温下可与树脂中的羟基反应,生成氨基甲酸酯,这是典型的聚氨酯反应。双组分水性涂料中还可能有异氰酸酯与羧基的反应,生成酰胺并放出二氧化碳,因此尽量控制不与羧基反应;异氰酸酯与水反应生成脲并放出二氧化碳也是水性涂料最不希望发生的副反应。

固化剂种类对涂料性能的影响。对同一乳液用不同类型的固化剂固化后涂膜性能究竟会有多大差别,是人们关注的问题。

选用了3种不同类型的固化剂进行试验,比较配漆、施工和涂膜的性能差异,有时也用已大量应用的双组分固化剂如Rhodia的2102作对照,研究性能的差别。

主料用1种丙烯酸-聚氨酯核壳乳液与各种助剂制成。固化固化剂与主料混合比较容易。A是异氰酸酯型多官能度固化剂,与Rhodia的2102相似,经亲水改性后增进了与水分散体的混合能力,由于黏度小,比2102容易混匀。B、C黏度很小,有一定的亲水性,与主料极易混匀。



二乙基甲苯二胺用途用于聚氨酯中,可提高制品强度和耐水解性,使制品生产率大大提高,并使大尺寸、结构复杂的聚氨酯制品工业化成为可能。DETDA与异氰酸醋较快的反应速度还特别适用于无溶剂、快固型涂料。此外,还可作为环氧、醇酸树脂固化剂,橡胶油类抗氧剂、染料、农药中间体,是一种很有前途的化工新产品。二乙基甲苯二胺倍受世界各国重视,争相研制开发以detda扩链的聚氨酯制品,其用量逐年上升。在美国和西欧的汽车用RIMPU制品中几乎都采用了二乙基甲苯二胺。


4种固化剂室温下的适用期长短差别很大,2102的最短,只有3 h,略嫌偏短;A、B有7 h,一般施工已足够;C最长,可达数十天,其方便程度相当于单组分涂料。

涂膜外观以B、C固化的表现正常,涂膜透明均匀,而异氰酸酯固化的涂膜透明度差,雾浊,有尘粒样小颗粒,表明手工混合分散性差,混合均匀度不够,将异氰酸酯固化剂用丙酮稀释后加入仍不能完全克服,可见与其他两类固化固化剂相比,异氰酸酯固化剂相对较大的憎水性对成膜的均匀性有重大影响。

4种双组分涂料的表干和实干时间与单组分涂料无明显差别,25 ℃下表干在半小时之内,实干不超过3 h,但是,涂膜彻底干透达到最终强度的时间在5 d以上。

固化剂的用量对涂膜硬度的影响。固化能提高涂膜的硬度。固化剂在某一用量时涂膜硬度达到最大,这与固化剂活性基团的种类及固化剂的当量有关,也与乳液的种类和涂料的配方有关。固化剂用量过多,不能参加反应的固化剂起着增塑剂的作用,涂膜硬度反而下降。固化剂A的亲水改性链较长,加入量越大涂膜越软。以2102和C固化的涂膜硬度相对较高。

伯胺和仲胺对环氧树脂的固化作用是由氮原子上的活泼氢打开环氧基团,而使之固化固化。脂肪族多元胺如乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、二乙氨基丙胺等活性较大,能在室温使环氧树脂固化固化;而芳香族多元胺活性较低,如间苯二胺,得在150℃固化才能完全。

胺是氨的氢原子被烃基代替后的有机化合物。氨分子中的一个、两个或三个氢原子被烃基取代而生成的化合物,分别称为第一胺(伯胺)、第二胺(仲胺)和第三胺(叔胺)。它们的通式为:RNH2——伯胺、R2NH——仲胺、R3N——叔胺。胺类广泛存在于生物界,具有极重要的生理作用。

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