水性聚氨酯涂料硬度的研究

水性聚氨酯涂料硬度的研究 分析测试与征 水n生聚葑酯涂料 硬度的研究 崔志勇(魏志华(李培环+许戈文 (山东圣光化工集团，东营(257300) 在250ml带有回流冷凝管和温度计的三13瓶中，加八 TDI(蓖麻油(聚醚，于90"C恒温1h:降温至80?(加入 O引言 DMPA及TMP继续反应1h(得到亲水改性的聚氧酯预聚体 聚氯酯涂料是增长最快的合成树脂品神之一。其中双 组加入适量的溶剂，待体系降温至60?左右(加人DEG等、 具 分水性聚氯酯树脂由于其涂层耐磨性优于溶剂型(同时环氧丙烯酸树脂及二丁基锡二月桂酸酯(直至NCO含量达 有相当好的硬度、韧性、鲜艳度和耐化学品性【1(2](已 成到理论值I采用标准二正丁胺滴定法确定}:降温至20? 惯，为目前各国的研究重点(但由于使用上的缺陷和使用习左右，加A计量的TEA中和2rain，强烈搅拌下，分多发加 酯木目前国内使用量很小。而目前开发的单组分水性聚氨入去离子水乳化约10min(减压下脱除溶剂，得到理论固 对水器树脂硬度较低(困而尚未受到市场广泛认可。国内z 含量约为40,，PH 7的半透明乳液。改变环氧丙烯酸 性聚氨酯木器树脂硬度提高方面做了大量工作，我们树脂在树脂中的重量百分比得到系列聚氨酯乳液。 也对此进行了较全面的研究以期为单组分水性聚氨酯木器 树脂的大规模工韭化推广做些推动作用。 2结果与讨论 2(1异氰酸指数(NCO,OH比值)对硬度的影响 1实验部分从表1 异氰酸指数对涂膜硬度等性能的影响见表1 2(1原料 可见，随着体系中异氰酸指数的增加，涂膜硬度随之提高，聚氧化丙烯二醇CPPG)，Mn=1000;双漂蓖麻油:以 这是因为存在下列反应: 上试剂为工业级(使用前于1 200C减压脱水2h环氧丙烯 酸树脂(自制:三羟甲基丙烷2一NCO+H20一-NH—CO—NH-4-C02 TMP):甲苯二异氰酸酯 【即异氟酸指数的增加，导致乳化时聚脲的含量上升。(TDI):二羟甲基丙酸{DMPA):一缩二乙二醇{DEG)等扩 脲基和缩二脲基属刚性链段(可以提高膜的硬度:但对树 链剂:丙酮(以上试剂均为工业级，使用前未经纯化(三 脂基料的弹性破坏较大，导致柔韧性和抗;中击性下降。另 乙胺CTEA}(分析纯:二丁基锡二月桂酸酯(化学纯i去 外屏氰酸指数的增加(使乳化时产生异氰酸根和水的反 应高子水(实验室自制。 热增加，体系会出现局部爆聚现象而难以控制，且所得乳 液的粒子较粗(涂膜的光泽度不高(还伴随着乳液稳定性的 2(2乳液的制备 332 1 分析测试与表征 下降。综合考虑(选择异氰酸指数约1 3为宜。 表3环氧丙烯酸树脂的加入量与涂膜硬度等性能关系 表1异氰酸指数与涂膜硬度等性能的关系 O ?此表中(Td与泉醚、蓖麻油的犀尔比为7 ?此表中，TDi与泉醚(蓖麻曲的摩串止为7(0 由表3可以看出(以聚醚体系为基础的水性聚氨酯显 2(2扩链剂对硬度的影响 示出良好的柔韧性(但硬度太低。随着环氧丙烯酸树脂的 因必须保证水中分散稳定性(所以水性聚氨酯的分子 加人(水性聚氨酯硬度明显提高(附着力和柔韧性也基本量和交联度都受到一定的限制(因此单纯的单组分水性聚 保持。是很好的提高水性聚氨酯硬度的多元醇。 氨酯体系很难达到双组分溶剂型聚氨酯体系所能达到的硬 度。但是通过对扩链剂的选择(可以改善涂膜硬度等性能。 不同的扩链剂对涂膜硬度的3(4公司产品性能 2所示。 影响如表 表4树脂清漆性能的结果比较 衰2扩链剂与涂膜硬度等性能的关系 从表2可见，扩链剂对涂膜硬度的影响还是很大的。一 缩二乙二醇含有醚键，赋予树脂很好的柔韧性(但硬度不够。 Q E 1，4一丁二醇对硬度稍有改进。H E含有苯环(对硬度 的提高帮助很大(甚至能与溶剂型聚氯酯涂料的硬度相媲 美(但其抗冲击性和柔韧性很差，且由于树脂的玻璃化温度 高(难以威膜。环己烷二甲醇侧链台有环己烷(使分子链的 运动受限制，导致树脂的硬度提高。胺类扩链剂用于后扩 链体系中，由于生成了脲键和缩二脲键(能明显提高硬度(但 由于交联度不易控制，柔韧性和抗冲击性较差。 水性聚氨酯木器涂料在国外已得到了广泛应用，在我 3(3多元醇组分对硬度的影响 国尚处于起步阶段，在短期内难以全面推广，但从环保的在报道的提高硬度方法中(经常利用多元醇来调整水 角度看(具有广阔的市场前景。只要硬度等性能得到提性聚氯酯树脂的硬度。研究表明(选择合适的多元醇组分， 高，水性聚氨醋涂料一定会得到迅速发展。 能使水性聚氨酯浍膜达到满意的硬度。而本工艺技术特点 田就是采用环氧丙烯酸树脂部分代替聚醚等多元醇。本环氧 参考文献 丙烯酸树脂常温下为硬度很大的固体粒状物(且韧性很【1】张发爱水性双组分聚氨酯涂料的合成、成膜及影口向因素现 好(它的加入可以明显提高水性聚氨酯硬度(通过实验， 代涂料与涂装，2001，(2):36。38 我们得出环氧丙烯酸树脂的加入量与涂膜硬度等性能关系 【2】周善康软段PEG含量对水性聚氨酯涂膜结晶性的影响厦门大见表3。 学学报(自然科学版)，2000((3) 333 I