印纸用聚氨酯涂料的研制

data-full-width-responsive="true"> 0 引言改革开放以来，随着人民生活水平不断提高，居室装潢布置档次也逐渐提高，从而对木器家具的创意设计提出了新的要求，自然对现代木器家具的品种、质量与档次也提出了更高要求［1-2］。贴纸家具以仿木纹逼真，价廉物美受到广大消费者的青睐，但贴纸家具用涂料高端市场却一直被国外涂料公司占领，使得家具厂成本居高不下，为了降低家具厂生产成本，提高企业效益，也为了迎合市场需求，我们开发了印纸用聚氨酯涂料。本文重点研究了聚氨酯亮光面漆的耐溶剂性和耐磨性，分析了树脂、固化剂类型以及交联速率、交联程度和分支结构对产品性能的影响，并且通过大量实验，最终制得了抗划伤、耐溶剂、耐磨的聚氨酯亮光面漆，且其印刷适性（快干，满足流水线要求）已完全能取代进口产品，工业化生产得到客户的肯定。1 实验部分11 原料A 组分：改性丙烯酸树脂、改性聚酯树脂、醛酮树脂、氯醋树脂、溶剂，均为工业级。助剂，迪高、斯洛克；B 组分（固化剂）：TDI 加成物、TDI 三聚体、HDI三聚体；稀释剂：甲苯、二甲苯、醋酸乙酯，均为工业级。12 实验设备SFJ-400 研磨搅拌分散多用机，上海现代环境工程技术有限公司；漆膜制备器，上海普申化工机械有限公司；手提式蔡恩杯，台湾。13 配方聚氨酯亮光面漆A 组分配方见表1。聚氨酯亮光面漆配套固化剂配方见表2。聚氨酯亮光面漆配套稀释剂配方见表3。14 涂料的配制及涂布将A组分与B组分按以下施工配比制漆，m（A组分）∶m（B 组分）=100∶30，100∶40，100∶50 并用稀释剂将黏度调至16 s，将调好的涂料用50 m 漆膜制备器均匀涂布于纸张上，在150℃烤箱中烤3 min，或120℃烤箱中烤10 min 后取出，略等片刻，用棉纱布蘸丁酮（MEK）在纸上来回擦拭，以漆膜破坏程度（失光、掉色）来判断其耐溶剂性；以JM-1 型漆膜耐磨仪测试其耐磨性，并用3M 胶带黏剥测试其是否好离型。1A 组分配1、2、3B 组分干速均可，但耐磨性不是很好；3A 组分表面结皮太快，不利于现场操作；4、5、6A 组分配1、2、3B 组分干速均可，但耐磨性以6A 组分配1B 组分最好。4、5、6A 组分配4B 组分干速稍慢，因此配方中需加大催干剂用量，根据现场操作来看，油漆表面应结皮慢，印制后，漆膜实干快，提高印刷速度，最终确认6A 组分配1B 组分为最佳组合，且m（A 组分）∶m（B 组分）=100∶40 时，漆膜耐磨性、耐溶剂性均可，且满足印刷厂线上操作要求。目前该产品已工业化生产2 年，完全取代进口产品，降低了印刷厂成本，提高了效益，受到客户好评。15 聚氨酯亮光面漆的性能指标聚氨酯亮光面漆的性能指标见表4。2 现场应用注意事项（1） 夏天用夏用稀释剂，冬天用冬用稀释剂；（2） 若纸张粗糙，可用纸张封闭漆打底，再涂布PU 亮光面漆；（3） 若客户要求不同光泽，可添加消光浆，调整至所需光泽度；（4） 若客户要求产品耐黄变（印制浅色图案），采用HDI 三聚体固化剂；（5） 若客户对面漆耐溶剂性、耐磨性要求较高，也可用纸张封闭漆打底，再涂布PU 亮光面漆。3 结果与讨论要提高聚氨酯亮光漆膜的抗划伤性、耐磨性、耐溶剂性，就必须使漆膜表面具备足够的抗拉、抗压应力，也就是其表面所表现的柔韧性及刚性要有一个合理的平衡点，在刚性与柔性的结合上，采用丙烯酸与聚酯进行接枝反应，可使硬度、柔韧性和其它性能达到平衡，因为聚酯本身有少量的C=C 键，它们可与丙烯酸单体进行共聚合［3］。31 改善刚性方面可选择一些玻璃化温度较高的单体聚合的丙烯酸树脂，如丙烯酸、甲基丙烯酸等单体聚合的树脂其硬度高，干燥迅速，抗张强度大，延伸率低。另外，相对分子质量的分布及大小也很重要，相对分子质量分布均匀则所表现的性能较均一，较低的相对分子质量在漆膜干燥过程中，不会有很大的收缩，这对漆膜的耐下陷有较大帮助，但聚合反应的丙烯酸树脂的官能团分布较随机，这在一定程度上影响了其与固化剂反应的架桥密度，因此考虑一个与之相容的聚酯树脂进行接枝必不可少。32 改善柔性方面聚酯树脂自身的韧性特点，可使漆膜表面富有弹性，提供抗拉能力，但缩合反应的聚酯其官能团的分布较有规则，而为了达到致密的架桥率，宜选择有分支结构，且分支较多的聚酯树脂。总之，要提高漆膜的耐磨性，就必须做到漆膜刚柔相济，又硬又韧。33 固化剂的影响TDI 加成物或其三聚体，对交联速度有帮助，其表现的干速、硬度较理想，但其交联质量比不上HDI三聚体系固化剂，从而导致抗划伤性、耐磨性不理想，且耐候性不佳，然而HDI 系固化剂固化慢，过慢的交联速率易产生许多漆膜弊病，如暗泡、起皱等，且印刷速度低，降低生产效率［4］。为了解决以上问题，需要催化其反应速度，但如果采用一般的金属催干剂，其类型、用量要严格控制，否则适用期太短，导致涂料报废，所以在选择催干剂时要慎重考虑其对适用期的影响及催化促进效率。34 A、B 组分配比的影响固化剂用量高，漆膜干速、耐溶剂性均要好些，但若其比例太高，适用期短，不利于现场操作且成本高，客户也不愿接受。固化剂用量过少，漆膜干速慢，同样也不利于现场提高印刷速度。固化剂应有一个适当的用量来兼顾漆膜性能，客户现场应用以及产品成本等。漆膜的耐磨性和漆膜的摩擦系数也有关系，加入蜡或含氟表面活性剂可以降低涂膜的表面张力，从而降低漆膜摩擦系数，增加其耐磨性［5］。4 结语通过树脂、助剂等材料及其配比的科学设计，研制出耐磨、耐溶剂的印纸用聚氨酯亮光面漆，该产品性价比高，竞争力强，性能满足客户要求，已完全取代进口产品获得工业化生产，受到客户好评。