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水性2KPU经验

 周工解涂 2022-02-24




对于溶剂型涂料,活化期可以监控粘度增加来决定。对于许多水性2K涂料,随着NCO和OH间发生反应,粘度保持不变,因为它们改变了聚集粒子的内部粘度,而整体粘度不变。

事实上,由异氰酸酯发生的CO2降低了pH,导致聚集粒子收缩,它能降低粘度。如果在施工前反应发生到显著程度,将阻止聚结,因此涂膜性能不良。如果挥发物蒸出前有太多反应,可能不发生分散粒子的完全聚结。因为异氰酸酯也和水反应,多元醇的充分反应需要异氰酸酯过量。还有和水反应造成CO2的形成,它能导致起泡,特别是当施工的是较厚涂膜时。

解决这些问题的一个途径是在水可混溶的溶剂中将常规多异氰酸酯和常规胺中和的水稀释树脂组合,然后加水。曾用过常规水稀释丙烯酸树脂在例如丙二醇甲醚乙酸酯溶剂中的溶液。水性二醇醚的干扰不显著,是因为它们主要在水相,和异氰酸酯互相反应的机会很少。使用叔胺,比如三乙胺或N-烷基吗啉中和树脂,而不是广泛用于MF交联涂料的二甲基乙醇胺。2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)是一个很不好的选择,因为伯胺和异氰酸酯很易反应。

胺是在多异氰酸酯前加到树脂溶液中的。最后涂料以水稀释到施工粘度。多异氰酸酯混入丙烯酸溶液需要良好搅拌,用常规多异氰酸酯出现反常结果是常见的。必须使用高NCO/OH比,往往大于2以补偿异氰酸酯和水的非生产反应;高比例增加成本。因为TMXDI和水反应比其他工业异氰酸酯慢,以较低NCO/OH比例,成功地使用了此途径。

另一方法,常规多异氰酸酯用水稀释后,刚好在喷涂前混入,设计的喷涂设备可提供线上两个组分强烈混合,用于2K水稀释OEM汽车清漆,其性能可和用溶剂型2K涂料的相比。大部分水在晾干和早期烘烤时蒸发,降低了异氰酸酯和水反应的程度,放出的CO2降至最低并且容许较低NCO/OH比。

在水稀释后混入常规异氰酸酯能造成不均匀化学计算引起的问题。以多异氰酸(如HDI或IPDI异氰脲酸酯)的部分NCO基和聚乙二醇单醚反应制造的亲水的多异氰酸酯更易混合。将改性多异氰酸酯搅入共反应物的水分散体中形成一个非均相分散体,在此多异氰酸酯和共反应物是在分离的分散粒子上。

虽然醇和异氰酸酯反应比水快,在水系统中,有大比例过量的水,因此很大部分异氰酸酯和水反应,但这些反应也给予交联。为了确保大多数羟基反应,推荐 NCO/OH比为2或更大。有些应用比如木制厨房用柜,并不要求完全交联;在这种情况,能使用较低NCO/OH比,容许较低成本和较长活化期。其结果取决于两组分混合在一起的方法;要求高但不过分高的剪切以取得平均直径150nm左右的较均匀的粒径。据报道两组分混合喷枪给予最可靠结果。亲水改性的多异氰酸酯水性涂料给予对许多应用来说性能足够的涂膜,但是同聚醚多元醇反应造成的官能度下降,其结果是对诸如汽车清漆这类应用,涂膜性能是不够的。

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