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新型涂料固化剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-5-27 17:37:42
新型涂料固化剂制成的涂膜具有高的柔韧性和耐冲击性,且干燥速率低,但新型涂料固化剂添加后一旦固化,涂膜表现出较好的耐水性,是理想的耐腐蚀底漆。常用的偶联剂为环氧树脂和二聚脂肪酸。

这些新型涂料固化剂技术的使用,使Ⅰ型环氧树脂涂料在耐腐蚀性、快干性等方面有了很大的提高,已经开始应用于金属防腐蚀涂料。

对于Ⅱ型水性环氧固化剂其改性方法与Ⅰ型水性环氧固化剂有相似之处,早期曾采用溶剂型环氧固化剂如聚酰胺固化剂,也曾尝试过将聚酰胺用非离子型乳化剂乳化使其分散于水中,后来也曾用过改性聚酰胺作为Ⅱ型水性环氧固化剂,它是将聚酰胺树脂与醋酸、磷酸或盐酸反应得到铵盐,再在醇醚类溶剂的辅助下溶解于水中。
第一种商业化的Ⅱ型水性环氧固化剂是Casmide350,它是改性聚酰胺树脂与亲水性溶剂的混合溶液。但使用这些固化剂得到的涂膜性能均不理想。

目前使用的Ⅱ型水性环氧固化剂主要是采用嵌有亲水性聚氧乙烯链段的脂肪胺或缩水甘油醚与环氧树脂或多乙烯多胺反应制得环氧-胺类固化剂或与二聚酸反应生成聚酰胺类固化剂,它利用聚氧乙烯链段的亲水性使得固化剂可以稳定的分散于水中,而采用环氧树脂作为扩链剂可以提高固化剂与环氧树脂的相容性。

如Klein等人先用聚氧乙烯二缩水 甘油醚与双酚A、环氧树脂反应合成环氧树脂自分散体再用它与聚氧丙烯二胺和异佛尔酮二胺反应生成环氧-胺类固化剂。也有用双酚A环氧树脂、聚氧乙烯二缩水甘油醚和双酚A在催化剂作用下制得环氧树脂分散体,然后与多乙烯多胺反应得到端胺基环氧胺加成物,再用单环氧化合物封端即得到Ⅱ型水性环氧固化剂。

也有一些Ⅱ型水性环氧固化剂是芳香胺的改性产物。如:Miyamoto等人用间苯二甲胺与环氧氯丙烷在NaOH作用下生成环氧胺加成物,用作水性环氧固化剂,具有优异的性能,该产品已产业化。

还有用脂环胺改性产物作为水性环氧固化剂的,如Stark等人对一种脂环胺PACM(其结构式为 NH2 NH2 )进行改性,先将脂肪胺与端羧基聚醚醇反应生成酰胺基胺再与环氧树脂反应生成端环氧化合物最后与PACM反应制得固化剂。



二乙基甲苯二胺(DETDA)是聚氨酯弹性体以及环氧树脂的芳香族二胺固化剂,用于浇注、涂料、RIM及胶黏剂,也是聚氨酯及聚脲弹性体的扩链剂。


HDI的2个NCO基团具有相同的活性,容易发生聚合反应,生成深度聚合物,对生产工艺要求高;过量HDI单体的去除所需设备投资大、工艺难度大、成本高。

因此,该类固化剂一般仅作为高档原料应用于高档涂料、飞机涂料、汽车涂料、军工领域及固体火箭推进剂和包覆层中等。IPDI类异氰酸酯具有脂肪环状结构,其合成的固化剂涂膜干燥速度快、硬度高,具有较好的耐磨性和耐化学性,但由于其黏度较高,不易被多元醇组分所分散,其涂膜的流平性和光泽度不及HDI类固化剂。脂肪族异氰酸酯合成的聚氨酯固化剂性能优越,但其价格较昂贵。

芳香族异氰酸酯的主要原料为甲苯,甲苯价格相对较低,并且制备的芳香族聚氨酯具有良好的力学性能。刘身凯等以MDI为原料,通过熔融聚合反应制备了用于地坪涂料的环保型聚氨酯固化剂,此固化剂低毒、快干、漆膜的韧性、耐冲击性及耐磨性能良好,综合性能优异。

但芳香族水性聚氨酯固化剂也存在一些问题:一是苯环的存在,容易导致材料变黄,只能用于低档涂料和黏胶剂产品中;二是与脂肪族异氰酸酯相比,芳香族异氰酸酯具有较高的活性,与多元醇组分混合时,NCO基团与水的反应速度较快,导致成膜过程中发生的副反应较多,影响涂膜效果和性能。

脂环胺为分子结构里含有脂环(环己基、杂氧、氮原子六元环)的胺类化合物。多数为低粘度液体,适用期比脂肪胺长,固化物的色度、光泽优于脂肪胺和聚酰胺;中温固化,价格高,透明性好,耐候性好,固化物的机械强度高;改性后的产品可室温固化。

最常见的为异佛尔酮二胺(脂环胺)。然而,它们通常也并不直接用作涂料的固化剂,而是要通过加成或缩合反应引入新的分子结构进行改性后使用。

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