影响湿固化聚氨酯涂料快干的因素

data-full-width-responsive="true"> 0 前 言单组分湿固化聚氨酯涂料由于施工简便、施工范围宽、涂膜性能优良, 在国防、基建、化工、防腐、电气绝缘、木器涂料等各方面都得到了广泛的应用, 是极具发展前途的品种 。但是湿固化聚氨酯涂料受环境影响较大, 干性普遍较差。改善了涂膜的干燥速度, 提高了涂膜的硬度, 但降低了涂膜的柔韧性 ; 或者是另加助剂催干, 这又会带来配料麻烦或降低贮存稳定性 的问题。本文选用柔韧性较好的聚醚多元醇和羟基丙烯酸树脂为羟基组分, 与TDI进行反应, 制备一种快干型单组分湿固化聚氨酯柔性涂料, 研究了树脂选择、- NCO含量、催化剂等对涂膜综合性能的影响, 并着重探讨了影响湿固化聚氨酯涂料快干的各种因素。1 实验部分1 1 主要原料聚醚三元醇N- 303( 羟值450~ 500 m gKOH /g )、聚醚二元醇N - 204(羟值270~ 290 m gKOH /g) 、羟基丙烯酸树脂( 羟值120~ 130 m gKOH / g): 工业级, 广州文龙化工有限公司; TDI( 80 /20): 工业级, 进口产品; 二甲苯、乙酸乙酯、环己酮: 氨酯级, 广州石化公司; 苯甲酰氯: 分析纯, 天津化学试剂厂; 锡类催化剂: 化学纯, 天津市福晨化学试剂厂; 叔胺类催化剂、环烷酸盐、异辛酸盐类催干剂, 苯甲酸三乙酯、邻苯二甲酸二辛酯( DOP)、乙二醇乙醚乙酸酯: 工业级, 广州市天河东圃化工城。1 2 反应原理TDI和聚醚二元醇、聚醚三元醇及多羟基丙烯酸树脂反应生成端基为-NCO的预聚物, 见图1。1 3 实验步骤将准确计量好的复合聚醚、羟基丙烯酸树脂分别在100 ~110℃ 抽真空干燥2 h, 降温至70℃ 以下, 将复合聚醚转移到带有温度计和搅拌器的四口烧瓶中, 再依次加入酸性阻聚剂、二甲苯和TDI, 混合均匀后加入锡类催化剂, 在85 ℃ 下恒温反应2 h, 降温至60 ℃ 以下, 加入环己酮、乙酸乙酯、羟基丙烯酸树脂, 在70℃ 下反应约1 h后, 每隔0 5 h取样, 用二正丁胺-盐酸 法滴定直到异氰酸酯基的质量分数[w ( NCO) ] 接近或达到理论值时, 停止反应, 降至室温后加入苯甲酸三乙酯、复合催化剂、DOP、乙二醇乙醚乙酸酯, 密封备用。合成的湿固化聚氨酯涂料为无色或微黄色透明液体。1 4 产品的性能湿固化聚氨酯涂料性能检测结果列于表1。2 结果与讨论聚氨酯涂料的干燥通常需要考察表干和实干。前者主要是由于溶剂的挥发, 使漆膜在无溶剂或溶剂较少的情况下通过表面的物理结合和化学交联的作用达到的一种不粘手状况。后者指的是固化反应完全, 包括-NCO与H 2O 的反应及漆膜的氧化聚合等, 达到漆膜物理性能处于基本稳定的状态。对于一选定的预聚物体系, 加快涂料的干燥速度, 主要是加快溶剂的挥发速度和加速固化反应速度。湿固化主要基于含-NCO端基的预聚体与空气或基材中水气反应交联固化成膜, 主要反应如图2所示。2 1 -NCO质量分数对聚氨酯涂料湿固化快干的影响聚氨酯涂料的性能在一定程度上取决于选用的反应物的分子结构。本文选用柔韧性好的聚醚多元醇与TDI反应作为主链。一般地, 选用二官能度的聚醚多元醇, 所得聚氨酯涂膜的弹性好、断裂伸长率高, 但拉伸强度、硬度较低; 选用三官能度的聚醚多元醇所得的聚氨酯涂膜的拉伸强度、硬度较高, 而弹性、断裂伸长率较低, 这是因为三官能度的引入, 与TDI形成的交联更密集, 即构成立体交联结构的链段变得更短。实验中控制二官能度聚醚:三官能度聚醚= 35:1, n ( -NCO ) :n( -OH ) = 18:1, 通过选用羟值不同的聚醚多元醇, 得到-NCO含量不同的预聚物。在20℃ 、相对湿度( RH ) 80%下, 其所对应涂膜的干燥时间的测定结果见表2。表2中-NCO值为25%固含量时测定。