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 水性双组分聚氨酯涂料性能研究—丙烯酸树脂分散体对涂膜性能的影响          张发爱 1, 2 , 余彩莉 1 , 王云普 2    (1.桂林工学院材化系 , 有色金属材料及其加工新技术教育部重点实验室 , 541004; 2. 西北师范大学化学化工学院 , 甘肃省高分子材料重点实验室 , 兰州 730070)     　　摘　要 : 丙烯酸树脂分散体作为羟基组分与亲水改性多异氰酸酯配漆 , 制备水性双组分聚氨酯涂料 , 研究了丙烯酸树脂分散体的羟值、酸值、玻璃化转变温度等对涂膜性能的影响 ; 用红外光谱仪表征了固化膜的结构 , 用扫描电镜观察了固化膜的表面形态。结果表明 : 涂膜的机械性能较好 , 但耐化学品性和耐水性较差 ; 羟值在 100 mgKOH /g 时性能较好。     关键词 : 水性聚氨酯 ; 双组分 ; 涂料 ; 丙烯酸树脂 ; 分散体 ; 涂膜性能     0 　引　言     传统的聚氨酯涂料含有大量的有机溶剂 , 对环境和人类造成了危害。水性聚氨酯涂料具有无毒、不燃、不污染环境、节省能源等优点 , 正在逐步取代传统的溶剂性涂料 , 符合涂料发展的方向。水性单组分聚氨酯涂料施工方便 , 但是许多性能如耐化学品性、耐磨性、硬度等方面尚达不到溶剂性聚氨酯涂料的性能 ; 而双组分水性聚氨酯涂料通过使用多异氰酸酯作为交联剂 , 提高了涂层的交联密度 , 性能可与溶剂性聚氨酯涂料相媲美 [ 1 - 12 ] 。水性双组分聚氨酯涂料可使用的含羟基组分可分为乳液型丙烯酸酯多元醇和分散体型多元醇 , 分散体型多元醇又可分为聚酯分散体、聚醚分散体、聚氨酯分散体、丙烯酸酯分散体和丙烯酸聚氨酯分散体等。它们各有不同的特点 , 具有不同的使用范围。 1 .2 　检验仪器     涂膜自动干燥时间测定仪 : 型号 QGZ - 24; 便携式涂膜铅笔划痕硬度仪 : 型号 QHQ - A; 涂膜划格器 : 型号 QFH; 涂膜冲击器 : 型号 QCJ; 涂膜弯曲实验器 : 型号 QTY - 10A ; 便携式镜向光泽仪 : 型号 KGZ - 1B 。以上涂料检测仪器均为天津建筑仪器实验机公司产品。     1 .3 　涂膜制备和性能检验方法     组分的配比按分散体∶固化剂 = 1 ∶ 15 ( 物质的量比 ) 配制 ; 将固化剂加入到含有消泡剂的分散体中 , 搅拌均匀后加水调整至刷涂黏度 , 涂刷在玻璃板和马口铁板上 ; 涂膜制备按 GB /T 1727 的规定进行 ; 涂膜厚度按 GB /T 1764 规定进行测定。测试光泽、附着力、硬度时 , 样板干燥 48 h 。测试耐酸性、耐水性、耐醇性等 , 样板在 23 ℃ 干燥 7 d 。     涂膜外观 : 目视观察 ; 干燥时间 : 表干按 GB /T1728 — 1979 (1989) 中第 2 章的乙法进行测定 , 实干按 GB /T 1728 — 1979 (1989) 中甲法进行 ; 光泽 : 按 GB /T9754 — 1988 规定直接刷涂在玻璃板上进行测定。附着力 : 按 GB /T 9286 — 1988 规定进行划格试验。柔韧性 : 按 GB /T 1731 — 1993 的规定进行。耐冲击性 : 按 GB /T1732 — 1993 的规定进行。硬度 : 按 GB /T6739 — 1996 规定进行。耐水性 : 按 GB /T 9724 — 1988 中第 5 章规定进行。耐化学品性 : 在 200 mm × 200 mm × 3 mm 规格的玻璃板上制板 , 干燥 7 d 后 , 用滴管将化学试剂滴于涂膜表面 , 使之形成液滴 , 24 h 后肉眼观察。     1 .4 　红外光谱分析 ( FT - IR)     在 NicoletAVATAR 360 FT - IR 红外光谱仪上进行 , 分散体液体直接在溴化钾晶片上涂膜 , 干燥后测试 ; 涂膜直接测试。     1 .5 　涂膜表面形态扫描电镜观察 ( SEM )     干燥涂膜在 S - 450 型扫描电镜 ( 日本日立公司 ) 下观察并照相。     2 　结果与讨论     2 .1 　丙烯酸分散体的羟值对涂膜性能的影响 　　当丙烯酸树脂分散体的玻璃化温度在 10 ℃ , 酸值为 60 mgKOH /g 时 , 不同羟值的丙烯酸树脂分散体配制的涂膜性能如表 1 所示。     从表 1 可以看出 , 涂膜表干和实干比较快 , 附着力、柔韧性和耐冲击性比较好 , 光泽随羟值的减少而提高 , 硬度变化较慢 , 而最终硬度较高 , 耐化学品性和耐水性较差 , 其中羟值在 100 mgKOH /g 时性能较好。这是因为在制备丙烯酸树脂分散体时 , 为了使丙烯酸树脂分散在水中 , 使用了较多量的羧酸基团 , 这些羧酸基团在室温下难以与异氰酸酯反应 , 致使反应后有大量剩余的羧酸基团存在 , 使涂膜耐水性和耐化学品性变差。过高的羟基含量降低了涂膜的耐水性 , 这是因为羟基含量高 , 增加了丙烯酸分散体的极性 , 导致与亲水改性多异氰酸酯混容性差 , 同时也需要更多的异氰酸酯固化剂来使之固化 , 导致涂料成本提高 , 并使配制的涂料凝胶时间过短 , 影响了涂料的性能。     文秀芳 , 等 [ 13 ] 研究了用于木器的水性双组分丙烯酸聚氨酯涂料 , 使用丙烯酸树脂分散体多元醇和亲水改性异氰酸酯固化剂 , 研究了丙烯酸树脂分散体的羟值、酸值、玻璃化转变温度等对涂膜干燥时间和凝胶时间的影响 , 但没有研究对涂膜机械性能、耐水性和耐化学品等性能的影响。     本文使用自制的丙烯酸树脂分散体与亲水改性多异氰酸酯配漆 , 制备水性双组分聚氨酯涂料 , 研究丙烯酸树脂分散体的羟值、酸值、玻璃化转变温度等对涂膜性能的影响 ; 用红外光谱仪表征固化膜的结构 , 用扫描电镜观察固化膜的表面形态。    第 1/3 页　首页　下页　尾页 中国艺术涂料网“转载文章，请注明：文章来源中国艺术涂料网”