涂料文集
新型双组分聚氨酯改性固化交联剂的合成
张纯名 ( 广东华润涂料有限公司,广东顺德 528303 )
摘要:合成了一种改性 TDI-TMP 加成预聚物并研究了其在聚氨酯木器涂料中的具体应用;实验表明,该加成预聚物具有良好的贮藏稳定性,配漆后混合液低粘高固、刷涂性好,漆膜丰满度佳和耐冲击性优及较好的耐候性,并且,性价比高,完全可以替代普通的 TDI-TMP 加成物。
关键词:聚氨酯固化交联剂;低粘高固;性价比
0 前 言
双组分聚氨酯涂料( PU )具有常温自干、花色品种多样、可选择性强、使用方便的特点,涂膜干后具有高光泽、高丰满度、高硬度、高装饰性等优异的综合性能,因而在家具涂料上聚氨酯涂料得到了快速的发展。
该体系所用固化交联剂(即异氰酸酯部分)是决定涂膜最终性能的重要因素,也是国内外科研和生产单位关注的焦点。目前,国内聚氨酯固化交联剂与国外相比还有一定差距,产品一般有加成预聚物、缩二脲、三聚体等品种。
其中缩二脲、三聚体因成本高、技术工艺复杂以及其性能上的特点,现今产量相对有限。因此,在相当长的时间内, TDI-TMP 加成预聚物仍将是我国聚氨酯家具涂料中最重要的固化交联剂。各生产厂家正不断对其工艺、配方进行调整,生产技术日趋完善。本实验是通过低羟基聚酯改性加成物的某些性能,得到较为满意结果的。
1 试验部分
1.1 原材料
TDI ( 80/20 ):工业级,德国拜乐公司; TMP (三羟甲基丙烷):工业级,瑞典产品 ; 改性剂(自制) : 低羟基聚酯树脂, 50% 二甲苯和醋酸丁酯( 1 ∶ 1 )混合液;热固性羟基丙烯酸树脂(自制) : - OH(2.1% ) ,50% 二甲苯和醋酸丁酯( 1 ∶ 1 )混合液 ; 大豆油酸改性短油醇酸树脂: 50% 二甲苯溶液;光热稳定剂:汽巴—嘉基公司 ; 溶剂:苯、二甲苯、醋酸丁酯均为工业品。
1.2 改性加成预聚体的合成
1.2.1 配方
改性加成物配方如表 1 所示。
表 1 改性加成物配方
1.2.2 合成工艺
将二甲苯、丁酯、 TMP 、改性剂、苯、助剂依次投入反应釜,升温到 70 ~ 80 ℃,开动搅拌和真空脱水,直到加入纯苯被脱出为止(约 1.5h );降温至 35 ℃ 以下,尽快投入 TDI 开动搅拌,自然升温到 70 ~ 80 ℃ ,待温度开始下降,则慢慢升温到 85 ~ 90 ℃ ,保温 3 ~ 3.5h ,将预聚体抽样送检,合格后降温 , 压滤包装。
1.3 涂料的制备
1.3.1 清漆
选取自制大豆油酸改性短油醇酸树脂,加入需要量的流平、消泡等助剂,用专用稀释剂调节所需黏度后,过滤包装。
1.3.2 色漆
将大豆油酸改性短油醇酸树脂与钛白粉、其它着色颜料、体质颜料充分混合,加颜料分散剂,在高速搅拌机下分散,然后于三辊机砂磨至所需细度,再加入流平剂、消泡剂等助剂,搅拌均匀后以专用稀释剂调整黏度,过滤 , 包装。
1.3.3 室内地板清漆
选取自制羟基丙烯酸树脂,加入需要量的流平、消泡等助剂,用专用稀释剂调节所需黏度后,过滤包装。
1.4 涂料施工
双组分聚氨酯涂料使用时,按树脂与异氰酸酯加成物 NCO/OH=0.9 ~ 1.1 的比例配漆,再用专用稀释剂调整所需黏度,静止 20 ~ 30min ,然后以喷涂和刷涂进行施工,并控制正常测试膜厚。
2 结果与讨论
2.1 改性剂用量对涂膜性能的影响(见表 2 、表 3 )
从表 2 、表 3 可以看出,改性后的 TDI-TMP 加成预聚物黏度有明显回落,但改性剂对涂膜干速、硬度有较大影响,改性剂用量应不超过 20% 。
2.2 改性加成物 NCO/OH 配比对涂膜性能的影响
双组分聚氨酯涂料配比时, NCO/OH 配比控制在 1 ∶ 1 左右,由表 4 可以看出,改性后的加成预聚物 NCO/OH 配比在 0.75 ~ 2.0 ∶ 1 范围内仍有较好的综合性能,特别是附着力、柔韧性、冲击强度以及漆膜表面效果 , 明显优于未改性的普通 TDI-TMP 加成物。
2.3 涂膜的耐候性及保光保色性
将 1 # 、 3 # 加成物分别配漆制成白漆样板,然后用纸包住样板的一半,放在日光下曝晒一周,再检查涂膜光泽并观察黄变情况。结果发现, 1 # 样失光、变黄均较严重, 3 # 样只轻微变黄、光泽下降不大,说明改性后的加成物耐候性、保光保色性有很大提高。
表 2 不同改性剂用量所得加成物性能指标
表 3 不同用量改性剂加成物对涂膜性能的影响
表 4 改性加成物与大豆油酸改性短油醇酸树脂配比对涂膜性能的影响 #
注:本实验以改性加成物 3 # 样品与不加改性剂 1 # 样品作对比试验。
2.4 改性加成物对室内地板漆性能的影响
丙烯酸树脂地板清漆技术性能见表 5 。
表 5 丙烯酸树脂地板清漆技术性能
从表 5 结果可以看出,改性后的加成物可提高丙烯酸树脂清漆的丰满度、涂膜柔韧性和耐冲击性,刷涂性能良好,可用于制造室内地板装修漆交联剂。
2.5 贮存稳定性
将上述 1 # 、 3 # 样品置于密闭容器内 , 在 49 ~ 51 ℃的恒温箱中加速贮存 15d ,再检测两者黏度和 NCO 值,结果发现两者未有明显变化,说明两种加成物样品贮存性能良好。
3 结 语
未来一段时间内 , TDI-TMP 加成预聚物,仍将是我国家具涂料中主要的聚氨酯固化交联剂。改性后的加成物具有良好的贮藏稳定性,配漆后混合液低粘高固、刷涂性好,漆膜丰满度佳、耐冲击性优和有较好的耐候性,其综合性能好和性价比高,完全可以替代普通的 TDI-TMP 加成物。
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