水性聚氨酯木器漆性能及应用研究_宁超峰

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
[ 2] US Patent 4644030 [ 3] D Dieteri ch .Aqueous Emulsions , Di spersions and Solutions of Polyure-
thanes :Synthesis and Properties[ J] .Prog O rg Coat , 1981 , Vol 9 :281340. [ 4] 朱万章 , 等 .水性木器漆的施工[ J] .上海涂料 , 2002 , 40(3), 29-32 .
水性木器漆品种主要有水性醇酸漆 、丙烯酸乳 液涂料和聚氨酯水分散体涂料等 。 水性醇酸漆在贮 存过程中会水解 , 钴催干剂与乳液中含有的乙氧基 非离子表面活性剂 、胺及颜填料等形成络合物 , 降低 涂膜的干燥速率 ;丙烯酸乳液涂料的外观和耐化学 性较差 ;而高性能 和低 VOC 含量 的水性聚氨酯 涂 料 , 由于其分子具有“可裁剪性” , 结合新的合成和交 联改性技术 , 可以有效控制涂料的组成与结构 , 从而 使其具有很高的强度 、特别耐磨损 、使用安全 、无毒 、 不燃 、无环境污染等优异性能 , 可广泛用于涂料 、粘 合剂 、木材加工 、轻纺 、印染 、皮革加工 、建筑和造纸 等行业 。 水性聚氨酯涂膜性能达到甚至优于传统溶 剂型涂料 , 已成为发展最快的涂料品种之一 。 2 水性聚氨酯分散体的制备及性能 2 .1 水性聚氨酯分散体的制备方法
我们经大量试验 , 在良好的工艺控制条件下 , 用 预聚体分散法同样能得到重复性较好而质量明显好 于丙酮法的产品 , 样品的合成均采用预聚体分散法 , 有的样品采用丙烯酸酯进行了改性 。
第 1 期 化 学 建 材
15
2 .2 预聚体分散法合成水性聚氨酯的合成路线
抽查结果表明 ,一些大型企业技术设 备先进 ,质 量管理 体系比 较完善 , 企业 人员素 质相对 较高 , 产品质 量稳 定可靠 。本次抽查的地板革产品中氯乙烯单体含量和挥发性有机化合物(VOC)均大大低于标准要求 。但也有少 数企业在重视减少有害物质限量的同时 , 忽视了对产品部分性能指标的要求 。
在水性聚氨酯的制备中 , 丙酮法和预聚体混合 法是最重要的两种方法 , 其他方法包括熔融分散法 、 酮亚胺 酮连氮法 、端 —NCO 预聚体封闭法等 。
丙酮法是指在水性聚氨酯的制备中采用丙酮作
为溶剂来制备预聚体及高分子量的聚氨酯 , 然后加 水分散后蒸除溶剂得到水性 PU 分散液 。 丙酮法得 到的产品质量较好 、重复性好 , 因为聚合物的形成主 要是在均相溶液中进行的 , 且丙酮与水的混溶性好 , 对分散过程有利 。 使用丙酮的另一个好处是通过可 逆的酮亚胺反应抑制了胺扩链时 —NCO 与 —NH2的 反应活性 , 避免了溶液粘度过大和凝胶的形成 。 丙 酮法的缺点是只能生产线型 PU 产品 。由这种方法 生产的水性聚氨酯配制的涂料漆膜较软 、耐化学性 差 ;另外该法因为用了丙酮作溶剂 , 造成经济性和安 全性差 。 由于丙酮法生产工艺较简单 , 目前国内水 性聚氨酯的生产基本都采用此法 。
4 .1 施工前的准备 涂装应在木工活结束后进行 , 涂装场所务必清
理干净 , 不得有积尘 、飞尘 、杂乱物品 , 否则会影响涂 装效果 。涂装宜选晴好天气进行 。喷涂施工前必须 将不需喷涂处遮盖严实 , 以免漆雾沾染 。
4 .3 涂装注意事项 (1)水性聚氨酯木器漆的最佳施工条件是 :温度
15 ~ 30 ℃;相对湿度 55 %~ 80 %。 过高或过低的温 湿度可能导致涂装效果不 良 , 例如出 现流挂 、起痱 子 、桔皮 、起泡等弊病 。在不满足最佳施工条件时如 果要进行涂装 , 请先试验涂装效果是否满意 。
文章编号 :1004 -1672(2003)01-0014 -03
1 前言 随着人们环保意识的增强 , 特别是各国环保法
规对涂料体系中挥发性有机化合物(VOC)含量的严 格控制 , 促进了以水性涂料为代表的低污染型涂料 的发展 。目前使用量最大的聚氨酯(PU)木器漆 , 含 有大量对人体有毒有害的有机溶剂 , 在使用过程中 对环境造成污染 , 因此 , 有利于环保及人们身体健康 的水性漆应运而生 , 目前工业发达国家已有若干水 性木器漆供应市场 , 他们的溶剂型木器漆消耗量逐 年下降 , 水性木器漆用量逐年上升 。
2 .0
上海试剂
0 .5
H enk el
0 .1
3M
0 .3
BASF
0 .3
Air product
1 .0
BYK
2 .5
Johnson
0 .8
R&H
项目
指标
增稠剂 B
0 .5
Munzing
乳液外观
乳白色或微带琥珀色 液体

1 .0
饮用级
pH 值
7.5~ 9.0
表 3 水性聚氨酯清漆性能
冻融稳定性 固含量 粘度 粒径
结果表明 :水性木器漆的硬度高 、耐磨损 、耐化 学侵 蚀 , 其性能 完全 可以 与溶剂 型木 器漆相 媲美 , 并 且具有 很低 的
VOC 挥发量 。 简单介绍了水性聚氨酯木器漆的施工方法 。
关键词 :水性聚氨酯 ; 木器漆 ; 硬度 ; 耐化学性 ; 施工
中图分类号 :TU563
文献标识码 :B
(3)称取一定量的水 , 将预聚体与丙烯酸酯单 体混合物分散入水中 , 然后加入定量的扩链剂 , 同时 升温扩链与聚合 , 制得水性聚氨酯分散体 。 2 .4 水性聚氨酯分散体的性能(见表 1)
表 1 水性聚氨酯分散体性能
成膜助剂 B 消泡剂
润湿流平剂 A 润湿流平剂 B 润湿流平剂 C 抗划伤剂 A 抗划伤剂 B 增稠剂 A
我们将自行配制的木器清漆按部颁溶剂型聚酯 聚氨酯木器漆标准(HG T 3608 -1999)进行了测试 , 其主要性能与标准要求列于表 3 中 。 由表 3 可见 , 我们研制的水性聚氨酯清漆的硬 度 、耐醇性 、耐水性及耐磨性均较好 , 达到了溶剂型 聚酯聚氨酯木器漆标准(HG T 3608 -1999)的要求 ,
通过 5 次循环 ≥32 % 28s(T-4 杯) 50~ 200nm
3 水性聚氨酯木器漆的配制及其性能 3 .1 水性聚氨酯木器漆的配制
水性漆的组成除树脂主体外 , 还包括消泡剂 、流 平润湿剂 、成膜助剂 、抗划伤剂及增稠剂等助剂 。 我 们经试验选择了各种合适的助剂及其用量 。 其典型 配方见表 2 。 3 .2 水性聚氨酯木器漆的性能
COOHNR3 加丙烯酸酯单体 预聚混合 物 高速分散于水中 分散混合物 加扩链剂升温聚合 水性聚氨酯
其中 :R 为聚醚或聚酯软段 , R1 、R2 、R3 代表不同的烷基
2 .3 预聚体分散法合成水性聚氨酯的合成工艺
其性能完全可与溶剂型聚氨酯漆媲美 。
(1)先由低聚物二元醇(100 ℃下抽真空 2 小时
水性聚氨酯 聚酯聚氨酯木器 漆标准
清漆
HG T 3608-1999
外观
乳白色半透明
固体含量 粘度 T-4(s)
33 % 45 .6
表干(h)
<1
<1
附着力
划格法(级)
0
≤1
柔韧性 mm
1
铅笔硬度
H
≥H
耐醇性(8h)
无变化
不起泡 , 不起皱 , 不脱落 , 允许漆膜变白 2h 恢复
耐水性(72h)
耐磨性 ×103(g) 耐紫外 ΔE(250h) 贮存稳定性
表 2 水性聚氨酯木器漆配方
干燥后)、过量的二异 氰酸酯和亲水性单体在 80 ℃
名称
用量
供应 商
下加热反应 4 小时 , 制得亲水性预聚体 。
聚氨酯分散体
89 .0
自制
(2)将预聚体降温至 60 ℃, 然 后加入中和剂 、
成膜助剂 A
2 .0
上海试剂
丙烯酸酯单体 , 使预聚体与丙烯酸酯单体混合物保 持在 50 ~ 55 ℃。
14
化 学 建 材 2003 年
水性聚氨酯木器漆性能及应用研究
宁超峰 , 潘施宏 , 陆亨荣 , 汪 维
(上海市建筑科学研究院 , 上海 200032)
摘要 :本文介绍了水性聚氨酯分散体的合成技术 , 及由 合成的 聚氨酯分 散体配 制的水 性木器 漆的各 项性能 。 研 究
无变化
3 .5 0 .46 佳
不起泡 , 不起皱 , 不脱落 , 允许漆膜变白 2h 恢复 ≤30
4 水性聚氨酯木器漆的施工 一般家庭木器装修可采用手刷施工或喷涂施工
16
化 学 建 材 Байду номын сангаас 2003 年
的方法涂装 , 其中尤以刷涂最为普遍 , 但喷涂施工效 果更好 。 对于水性漆而言 , 有所谓底面合一型漆 , 即 底漆与面漆完全相同 , 涂施多遍即可 ;多数是底漆 、 腻子与面漆配套使用 。 对于水性聚氨酯漆 , 一般需 配套使用底漆与腻子 。底漆与腻子的配制可使用水 性聚氨酯乳液 , 也可使用丙烯酸酯乳液 。 4 .2 涂装工艺流程 :
收稿日期 :2002 -09-16 作者简介 :宁超峰 , 单 位地址 :(200032)上海市宛 平南路 75 号 , 联 系 电话 :(021)64390809-299 .
2002 年第 3 季度聚氯乙烯卷材地板产品质量国家监督抽查结果
2002 年第 3 季度国家质量监督 检验 检疫总 局对 地板革 产品 质量 进行了 国家 监督抽 查 。共抽 查了 辽宁 、北 京 、河北 、上海 、广东 、浙江 、山东等 7 个省 、直辖市的 13 家 企业生 产的 13 种 产品 , 合格 11 种 , 产品 抽样合格 率为 84 .6 %。依据国家强制性标准《聚氯乙烯卷材地板中有害物质限量》的规定 ,对氯乙烯单体含量 、可溶性重金属 、挥 发性有机物含量等有毒 、有害物质指标进行了检验 。
预聚体混合法是 首先合成含亲水基团的预聚 物 , 中和 分散后进 行扩链而 得到稳定 的 PU 乳液 。 制备的关键是要控制预聚体的分子量和官能度 , 避 免粘度过高和因缩二脲或脲基甲酸酯的生成带来的 支化反应 ;分散应在低温下进行 , 以免 NCO 与水反 应过快 。 预聚体混合法 的优点在于不 用或少用溶 剂 ;扩链时可用多官能度胺以产生微交联结构 , 提高 产品的性能 ;PU 分子量的高低或微交联结构对乳液 的粘度没有明显影响 , 可以方便地得到高分子量 、高 固体分的产品 。 缺点是扩链反应在异相进行 , 即胺 需要从水相扩散进预聚物粒子中才能与 NCO 反应 , 所以无法化学计量控制 , 往往造成产品质量和重复 性低于丙酮法 。
HO R OH + HO R1 OH + OCN — R2 — NCO
COOH OCN — R2 — NHCOO R
OOCHN — R2 — NHCOO R1 OOCNH — R2 — NCO
COOH 加中和剂
OCN — R2 — NHCOO R OOCHN — R2 — NHCOO R1 OOCNH — R2 — NCO
(2)垂直面上喷涂涂装时 , 应 将漆液加 10 % ~ 20 %的清水稀释后喷涂 , 喷涂要薄 。 刷涂时蘸漆量 宜少 、薄涂 , 以免流挂 , 应量少薄层多道施工 。
(3)如果感到漆液粘度高 , 可适当兑入清水调到 粘度合适再施工 。
(4)尽管水性木器漆表干快 , 但是漆膜中的水分 完全逸出需要较长时间 , 通常干燥 7 天后才能达到 最终强度(冬天时间还应适当延长), 在此之前已涂 装的木器要小心对待 , 不得叠压 、覆盖 、碰撞 , 以免造 成损伤 。 5 结束语
本文就水性聚氨酯分散体的合成 、木器漆的配
制及其施工等作了初步的研究 。 我们研制的水性聚 氨酯木器漆的 各项性能达到或超过国 外产品的水 平 , 它不仅硬度高 、特别耐磨损 、耐化学性 , 而且使用 安全 、无毒 、不燃 、不污染环境 , 其性能完全可以与溶 剂型木器漆媲美 。
参考文献 :
[ 1] C R Hegedus .Acrylic-polyurethane aqueous dispersions :structure and properties in industry coati ngs[ M] .Proceedings of the 21th waterborne , high solids , and powder coatings symposium, 1994 , 144-167 .
相关文档
最新文档