一.背景
聚氨酯又稱聚氨基甲酸酯,分子結(jié)構(gòu)中含有相當(dāng)數(shù)量的氨基甲酸酯以及脲、醚、酯等基團(tuán),具有耐磨、耐油、耐酸堿、耐水以及耐化學(xué)藥品等優(yōu)異性能。聚氨酯廣泛應(yīng)用于膠粘劑、涂料、彈性體、泡沫塑料等諸多領(lǐng)域。在涂料方面是目前綜合性能較好的品種之一,已獲得了廣泛的應(yīng)用;其中單組分聚氨酯防水涂料具有不易揮發(fā)、利于環(huán)保、生產(chǎn)簡單及使用方便等特點,其市場需求量日益增多.聚氨酯樹脂涂料防水和力學(xué)性能優(yōu)異,固化后涂膜具有耐磨性、耐腐蝕性、耐候性良好以及硬度大、彈性高等優(yōu)點,因此在交通、建筑、家用電器、儀器儀表、木器家俱、涂料、膠粘劑、彈性體、泡沫材料、皮革制品、金屬及塑料制品等多個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。聚氨酯樹脂涂料可分為雙組分與單組分兩種,單組分聚氨酯涂料則省去了施工前的配料工序,不會發(fā)生計量差錯,使用操作簡便.
二.單組份聚氨酯涂料配方技術(shù)
2.1單組份聚氨酯涂料影響因素
2.1.1預(yù)聚反應(yīng)溫度和時間
理論上預(yù)聚體反應(yīng)溫度超過100℃時,體系中會有脲鍵生成,改變預(yù)聚體的結(jié)構(gòu),最終影響產(chǎn)品質(zhì)量.
在80℃下預(yù)聚反應(yīng)1.5 h所測的-NCO含量基本與理論值吻合,延長反應(yīng)時間-NCO含量趨于穩(wěn)定。在70℃下預(yù)聚時,溫度低,反應(yīng)不完全,體系的流動性好,表觀黏度小,-NCO含量高于理論值,即使反應(yīng)2.5 h也達(dá)不到反應(yīng)終點;在90℃下反應(yīng),溫度高,-NCO基團(tuán)活性大,反應(yīng)生成的-NHCOO-部分可進(jìn)一步與未反應(yīng)的-NCO生成脲,使-NCO含量明低于理論值,體系的黏度也比80℃時的大。預(yù)聚溫度控制在(80-+5)℃,反應(yīng)1.5~2.0 h.
2.1.2聚醚
用于單組分聚氨酯防水涂料的聚醚多元醇可以是單一官能度或不同官能度的聚醚復(fù)合。為保證涂膜具有優(yōu)異的強度和彈性,在合成預(yù)聚體時采用二官能度聚醚和三官能度聚醚按一定質(zhì)量比復(fù)合.
相關(guān)數(shù)據(jù)表明,隨著復(fù)合醚中N220比例的增大,涂膜的拉伸強度下降,伸長率增大,硬度有稍微的下降。原因是當(dāng)二官能度的聚醚多元醇的比例較小時,制得的聚氨酯固化后,涂膜中交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)密度較高,抗拉強度高,但脆性大,易斷裂;隨著二官能度的聚醚多元醇的比例增大,涂膜中交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)密度較低,柔韌性好、伸長率提高。試驗中t/(N220):n(N330)取(3.5:1.0)-(4.0:1.0),所制得的聚合物中化學(xué)交聯(lián)點的數(shù)量適宜,涂膜具有較為理想的拉伸強度、伸長率和硬度等性能.
2.1.3 -NCO含量
預(yù)聚體中-NCO含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))對涂膜的機械性能有較大的影響,通過改變預(yù)聚體中-NCO的含量,可以對聚氨酯涂膜的物理性能進(jìn)行調(diào)節(jié)。隨著預(yù)聚體中-NCO含量的增加,試樣的拉伸強度、硬度增大,而伸長率則減小。這說明隨著預(yù)聚體中-NCO含量的增加,預(yù)聚體中的剛性鏈段增加,極性基團(tuán)增多,易于形成氫鍵,涂膜后交聯(lián)密度增大,試樣較硬、較脆,不耐沖擊,拉伸強度則比較大。但在-NCO含量增大的同時,預(yù)聚體的分子鏈長度相對縮短,分子量減小,而且剛性基團(tuán)的增加限制了分子鏈在拉伸過程中的運動,使得涂膜的伸長率減小。試驗中預(yù)聚體中的-NCO含量宜控制在4%左右.
2.1.4增塑劑
增塑劑可以改善體系中各組分的相容性;調(diào)節(jié)固化物的物理性能,如拉伸強度、低溫柔韌性、延伸率、硬度等;還可以用于降低體系的黏度,使其保持良好的流動性。本試驗選用光穩(wěn)定性好、揮發(fā)性小、對-NCO基團(tuán)穩(wěn)定且與聚氨酯相容性好的鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)作為單組分聚氨酯防水涂料的增塑劑.
2.1.5催化劑
聚氨酯反應(yīng)常用的催化劑有:有機叔胺和金屬有機化合物。有機叔胺類催化劑能促進(jìn)異氰酸酯與水反應(yīng)放出二氧化碳,金屬類催化劑對異氰酸酯與醇類反應(yīng)有特效.
2.1.6水分
單組分聚氨酯固化成膜的過程是含-NCO端基的預(yù)聚體與空氣或者基材中的潮氣(水)進(jìn)行反應(yīng)。水在這里起到固化劑的作用,操作過程的關(guān)鍵是消除-NCO基團(tuán)與水反應(yīng)生成的CO2,使固化物成為致密的涂膜.
三.聚氨酯涂料參考配方
3.1單組份聚氨酯涂料參考配方
成分 |
質(zhì)量份 |
成分說明 |
水性聚氨酯乳液 |
40~45 |
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鈦白粉 |
10~15 |
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碳酸鈣 |
10~15 |
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PH調(diào)節(jié)劑 |
0~1 |
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防霉劑 |
0~1 |
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有機硅消泡劑 |
0~0.5 |
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流平劑 |
0~1 |
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去離子水 |
余量 |
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成分 |
質(zhì)量份 |
成分說明 |
聚丙二醇 |
980~1000 |
相對分子量1000 |
甲苯二異氰酸酯 |
300~350 |
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3.2.2水溶性聚氨酯
成分 |
質(zhì)量份 |
成分說明 |
聚丙二醇 |
480~500 |
|
己二酸 |
140~150 |
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二羥甲基丙酸 |
130~135 |
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鈦酸四異丙基酯 |
0~1 |
|
丙酮 |
380~390 |
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甲苯二異氰酸酯 |
170~180 |
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乙二胺 |
55~60 |
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三乙胺 |
95~100 |
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去離子水 |
3700~3800 |
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3.2.3聚氨酯水分散涂料
成分 |
質(zhì)量份 |
成分說明 |
氨基甲酸酯預(yù)聚物 |
750~800 |
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水溶性聚氨酯 |
960~1000 |
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水 |
260~280 |
含乙二胺35份 |
以上參考配方數(shù)據(jù)都經(jīng)過技術(shù)修改,僅供參考,關(guān)于涂料配方更多技術(shù)可以咨詢我中心技術(shù)支持0512-82190860
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