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水性聚氨酯漆及涂料固化劑的選擇和使用

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2019-2-20 瀏覽次數：

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一、選擇合適的固化劑
水性異氰酸酯固化劑，是在原有多異氰酸酯或衍生物固化劑的基礎上引入親水基團，分散于水介質中，所以在涂料中無需高剪切就能達到100nm以下的粒徑，容易與水性羥基樹脂混合。

水性固化劑和溶劑型的選擇最主要區(qū)別體現在—NCO 會與水和其中的中和劑發(fā)生反應，從而影響其施工性能和漆膜性能。在主劑和固化劑反應的時候，黏度必然會有所上升，溶劑型聚氨酯只要通過加入適當的溶劑就能解決這個問題，但是水性聚氨酯不同，由于加入的溶劑是水，水會消耗部分—NCO，從而導致漆膜性能的下降。

所以選擇合適水性固化劑的關鍵就是在施工性能和漆膜性能之間找一個平衡點。

1、固化劑活化期的確定

表征活化期特性主要有兩個指標分別是涂料施工過程中的NCO含量的變化和其黏度的變化。多異氰酸酯與水性羥基樹脂混合后，起初的幾個小時內NCO含量的變化是確定穩(wěn)定的施工性能、判定合理的施工過程活化期的重要因素。

我們一般觀察水性固化劑的活化期是3h，如果在這段時間內，—NCO含量減少量大于 40%，則認為此固化劑對改善漆膜性能的作用不大。而一般水性固化劑的最佳活化期是在—NCO減少量為30%左右。

水性異氰酸酯的使用是改善和增強涂膜性能最有效的方法，同時也是提高水性涂料交聯(lián)密度的途徑之一。所以如果對施工要求高的涂料，可以選用那些副反應（主要是和水的反應）比較劇烈的固化劑。而對性能要求高的涂料，可以選用副反應比較少的固化劑。

2、固化劑的分散性
對于水性固化劑而言，在水是否易分散也十分重要，否則會產生類似縮孔、透明性差和存在顆粒等問題。由于現場普通施工條件有限，加入固化劑后一般都是手動攪拌并且時間不會超過5min。一般是在水性聚氨酯涂料中加入需要試用的固化劑，然后分別攪拌1min、2min、3min、4min和5min，再用濕膜制備器制膜，觀察其是否有縮孔和泛白。通常分散性良好的固化劑只需通過手攪就能達到很好的分散效果，不發(fā)生泛白或縮孔的現象。如果 5min 后，漆膜還是出現泛白現象，說明此固化劑不適合應用于某個水性聚氨酯涂料中。

3、固化劑對漆膜的影響

(1) 光澤的影響

不同水性固化劑調配成漆后，漆膜所表現出的光澤將不同。這是因為水性固化劑除與羥基水性樹脂反應之外，還參與部分副反應，活性不同的固化劑形成的反應鏈大小不同所造成的。

使用不同的固化劑及其用量做正交試驗，通過測試光澤度，就會明確所試用固化劑對漆膜光澤的影響。

在啞光漆中使用光澤低的固化劑，這樣就可以避免使用大量的消光粉，從而提高漆膜的透明度。在亮光漆中使用能提高光澤的固化劑，可以避免因固化劑產生的消光現象。

(2) 耐沾污性能的影響

在雙組分水性涂料中，耐沾污性能是一個重要指標，

能直接反映交聯(lián)密度的好壞。當然一般情況下我們可以通過提高固化劑的用量，即提高—NCO與—OH比值來實現好的耐沾污性。不過不同的固化劑在相同用量下，其制備的漆膜耐沾污性能差別也很大，所以需要對此項做驗證。一般情況下副反應少的固化劑（也是活化期較長的），由于大部分的—NCO與—OH 反應，產生更為致密的網狀結構而提高耐介質和污染物性能。

二、固化劑的調稀使用
由于當前的水性異氰酸酯固化劑本身黏度較高及與水性樹脂混合時不易攪拌均勻，在調漆與施工時很不方便。為了方便施工，需將水性異氰酸酯用溶劑稀釋到一定的濃度。在選擇稀釋溶劑時，要注意以下幾方面：
(1) 溶劑不能含有能夠與—NCO 基反應的基團；
(2) 溶劑對—NCO基的反應性沒有影響；
(3) 溶劑對主劑穩(wěn)定性及施工的影響。

1、選擇合適的稀釋溶劑

一般選擇醚酯類溶劑，其特點是氣味和毒性小，能溶解水性異氰酸酯，且在水中有較高的溶解度?？晒┻x擇的有丙二醇甲醚乙酸酯(PMA)及一些常用的水性木器漆成膜助劑，如丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚等。醚類溶劑對水性樹脂與水性異氰酸酯混合后的膠化時間有較大的影響。進一步研究發(fā)現其對涂膜的光澤、表面效果和硬度也有較大影響?？赡苁敲杨惾軇┰谒腥菀姿猓a生游離的酸和醇，會與NCO基反應，從而影響漆膜的性能。故在稀釋水性異氰酸酯時應選擇與水相容性較好的酯類溶劑，且沸點越低越好，目前常用的稀釋劑有PMA、DMM等，但由于PMA價格相對便宜且比較常見，故選擇PMA作水性異氰酸酯稀釋劑的最多。

2、選擇合適的濃度
不同的稀釋濃度對于固化劑的穩(wěn)定性、漆膜性能以及分散性都有很大的影響。基本試驗方式是，把調稀成不同濃度的固化劑放入50℃的烘箱中1周，觀察其是否結塊和黏度的變化，來測試其穩(wěn)定性能。然后分別制板，觀察其光澤和是否泛白，來測試其漆膜性能和易分散性。

稀釋濃度越小分散性能越好，而穩(wěn)定性能差。稀釋濃度越大，分散性能就變差，但是穩(wěn)定能好這個比較好理解?？偨Y一些試驗數據可見稀釋濃度為60％時，綜合性能比較好。

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