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      聚氨酯涂料中固化劑對涂膜發白的影響,涂料在線,coatingol.com
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      聚氨酯涂料中固化劑對涂膜發白的影響
      2022年04月11日    閱讀量:     新聞來源:涂料在線 coatingol.com  |  投稿

      聚氨酯涂料涂膜發白情況主要出現于聚氨酯透明底漆。針對聚氨酯透明底漆涂膜發白的現象。


      討論了不同類型的固化劑(聚二異氰酸酯)及不同使用量的固化劑對聚氨酯透明底漆涂膜發白現象的影響,同時對其發白原因進行了分析涂料在線coatingol.com。


      前言


      聚氨酯透明底漆在涂裝后,一開始涂膜的狀況正常,經過1個月、2個月或更長時間后出現涂膜發白。


      這一現象不僅給使用者帶來返工的麻煩,同時也困擾著配方設計者。本文根據聚氨酯透明底漆配套固化劑的特點、油工的使用習慣及出現發白的時間和氣候制定了模擬測試發白的方法。


      聚氨酯透明底漆涂膜發白的現象一般出現在冬天向春天轉季的過程中,在這一過程中主要體現:


      (1)底漆配套的固化劑干速都較快;


      (2)油工習慣靠增加固化劑的使用量來提高干速;


      (3)較低溫度向較高溫度的轉變的過程。因此為了貼近現實的發白情況。


      本文采用(在常溫放置0.5 h,-20 ℃放置2 h,常溫放置0.5 h,60 ℃放置2 h)冷熱循環的檢測方法來檢驗涂膜發白的現象,討論了不同類型的固化劑及不同使用量的固化劑對聚氨酯透明底漆涂膜發白現象的影響,分析了涂膜發白的原因。

      1 試驗部分


      1.1 試驗原料


      短油醇酸樹脂、分散劑、消泡劑、甲乙酮防結皮劑、膨潤土防沉劑、1 250#滑石粉、二甲苯、丁酯、固化劑(聚二異氰酸酯)、稀釋劑、硬脂酸鋅等。


      1.2 聚氨酯透明底漆的制備


      聚氨酯透明底漆的基本配方見表1和表2。

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      甲組分:在分散罐中依次投入樹脂、消泡劑、分散劑、溶劑,800 r/ min分散10 min;再在低速分散下邊投入粉料,1 000 r/min分散15 min,細度≤50 μm,制成聚氨酯透明底漆的甲組分。


      乙組分:在分散罐中加入二異氰酸酯和溶劑攪拌均勻制成聚氨酯透明底漆的固化劑。


      1.3 聚氨酯透明底漆涂膜的制備


      底材:黑胡桃貼紙板(20 cm×30 cm);

      配漆:n(主漆—OH)∶n(固化劑—NCO)=1∶1,加入稀釋劑調稀黏度至14 s(巖田2#杯);

      噴涂:濕碰濕,200 g/m2×2遍;

      干燥:48 h(溫度:25~30 ℃,濕度:<70%)。


      1.4 聚氨酯透明底漆涂膜發白現象的測試


      按1.3制備的涂膜:常溫放置0.5 h,然后-20 ℃放置2 h,再常溫放置0.5 h,再60 ℃放置2 h為1個冷熱循環,不間斷進行5個循環的測試。

      2 結果與討論


      2.1 不同類型固化劑的影響


      同一主漆配不同類型固化劑出現的涂膜發白情況如圖1所示。

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      圖1中使用的固化劑分別為:(a)國產TDI三聚體;(b)進口TDI三聚體;(c)國產化學法TDI加成物;(d)進口薄膜法TDI加成物;(e)HDI三聚體。


      其中每個圖的左邊為未進行冷熱循環,右邊為漆樣噴涂自然干燥48 h后進行5個冷熱循環的樣板外觀。


      從圖1可看出,圖1(a)、圖1(b)圖中的發白情況最嚴重,圖1(c)中稍有發白,圖1(d)、圖1(e)中屬正常,評分結果如表3所示。
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      注:5分:不發白;4分:輕微發白;3分:發白;2分:較嚴重發白;1分:嚴重發白。


      從固化劑的本質分析,TDI三聚體固化劑與—OH(a) (b) (c) (d) (e)的交聯速度最快;


      國產化學法TDI加成物固化劑屬后三聚處理降低TDI,存在一定的三聚體,所以交聯速度也較快;進口TDI加成物固化劑交聯速度相對較慢,HDI三聚體固化劑交聯最慢。


      根據雙組分聚氨酯涂料的成膜機理是固化劑R—NCO和主漆R—OH交聯固化成膜的,但實際上,—NCO/—OH雙組分聚氨酯涂料的固化,并不是單純的—NCO/—OH反應交聯。


      在涂膜固化過程中,由液態漸變為固態,黏度急劇增大,分子移動越加困難,基團難于充分接觸。


      即使是—NCO過量,也不可能保證—OH正好配對反應,倒是空氣中的水分子對涂膜的滲透促成了—NCO的濕固化交聯反應,—NCO活性越高越易與水發生反應。


      異氰酸酯與水反應是分步進行的。第一步是異氰酸酯與水反應,生成氨基甲酸。第二步是氨基甲酸的分解反應,生成胺和二氧化碳,氨基甲酸是不穩定的。


      在常態下會立即分解,很快脫出CO2。第三步是生成的胺迅速地與異氰酸酯反應生成脲。用反應式表示如下:

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      在異氰酸酯與水的反應過程中:第二步反應短時間內產生的CO2只能填充在涂膜內部,特別是底漆里面粉料與樹脂的空隙,從而導致涂膜內部樹脂與粉料出現相的分離。


      根據光的折射原理,CO2氣體的折射率為約1.0,而樹脂的折射率為1.55,因此樹脂與CO2氣體折射差造成了涂膜內部的發白。


      綜合以上的推論,聚氨酯透明底漆在成膜過程中前期主要是固化劑R—NCO和主漆R—OH交聯固化成膜,這一階段是正常的成膜過程,持續的時間較長,并不出現發白現象;


      第二階段主要是剩余或未反應的固化劑R—NCO與水反應產生CO2,導致涂膜內部樹脂與粉料出現相的分離,涂膜出現發白。

      根據試驗的測試結果可以知道使用TDI三聚體的固化劑由于其—NCO活性較高,與水的反應較激烈,所以出現發白的現象比較嚴重。


      特別是在冬天聚氨酯透明底漆往往使用的是快干型固化劑,所以其涂膜容易出現后期發白現象。


      2.2 同一固化劑不同使用量的影響


      同一主漆配不同使用量的型固化劑出現的涂膜發白情況如圖2所示。


      圖2(a)~ 圖2(d)分別是:(a)是n(—NCO)∶n(—OH)=0.65∶1;(b)是n(—NCO)∶n(—OH)=0.8∶1;(c)是n(—NCO)∶ n(—OH)=1∶1;(d)是n(—NCO)∶n(—OH)=1.3∶1。


      其中每個圖的左邊為未進行冷熱循環,右邊為漆樣噴涂自然干燥48 h后進行5個冷熱循環的樣板外觀。

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      從圖2可看出,很明顯隨著固化劑用量的增加發白現象越來越嚴重,其中圖2(a)屬于正常,圖2(b)是輕微發白,圖2(c)和圖2(d)是嚴重發白,評分結果如表4所示。

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      這種發白現象更符合上述原理,剩余的固化劑R—NCO越多,其與水反應產生的CO2就越多,涂膜發白現象就越嚴重。


      一般按油工的使用習慣,在天氣比較冷情況下會增加固化劑的使用量來提高干速,這正好促使涂膜的進一步發白。

      3 結語


      影響聚氨酯透明底漆出現后期發白的因素很多,其中固化劑的類型和使用量起著關鍵的影響作用。


      固化劑的—NCO活性越高與水的反應越快,致使底漆發白的可能性就越大;同時固化劑的使用量越大與水產生反應的可能性越大,致使底漆發白的現象就越嚴重。這就要求使用者在提高底漆的干速時也要考慮其出現發白的可能性。


      標簽:原材料,今日頭條,固化劑,涂裝應用,技術中心,樹脂
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