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湿度对水性双组分木器涂料的影响分析

时间:2011-05-13 10:33:37 来源: 作者:聪聪点击:次

3环境湿度对水性双组分聚氨酯涂膜性能影响

在两组分树脂进行配比时，不是以常规的m(—NCO)/m(—OH)的化学计算配比来确定，其原因在于：(1)水性双组分聚氨酯体系中含有大量的水，并且多元醇树脂的酸值较高，成膜过程中异氰酸酯并非完全和羟基基团反应，有相当一部分与分散介质水和羧基基团反应，造成大量—NCO的浪费。(2)水性双组分聚氨酯的成膜和其他水性涂料一样要受到周围环境的影响，高湿度条件下，水分挥发速度缓慢，涂膜干燥速度降低，会影响多元醇和多异氰酸酯粒子的共凝结，结果导致与异氰酸酯反应的水分较多，消耗了较多的—NCO。由此，设计m(—NCO)/m(—OH)在1.2～2.0。选择3种不同湿度下玻璃化温度随m(—NCO)/m(—OH)的变化情况如图1所示。显而易见，在指定湿度下，随着m(—NCO)/m(—OH)的升高，Tg将发生相应的升高。而且，在同m(—NCO)/m(—OH)下，随着湿度升高，Tg将降低，并且在不同m(—NCO)/m(—OH)下，Tg随湿度的变化是相似的。因此，湿度对交联反应具有极大的影响。表1为同在室温条件下而不同m(—NCO)/m(—OH)对涂膜性能的影响。

图1不同湿度下玻璃化温度随m(—NCO)/m(—OH)的变化情况

可以看出，湿度的变化对涂膜性能影响较大，特别是对硬度、光泽和耐溶剂性。从表1中可以看出，环境湿度在55%以下时可以获得理想的涂膜性能，也就是说，水性双组分聚氨酯涂料在高湿条件下涂膜性能下降。但是，随着温度的升高，较高湿度对涂膜性能的影响将发生变化，如表2所示。

表1不同湿度对涂膜性能的影响[m(—NCO)/m(—OH)=1.5]

表2不同温度对涂膜性能的影响[m(—NCO)/m(—OH)=1.5，RH=75%]

通过表1、表2可以看出：当温度不变，湿度降低时，涂膜性能好；湿度不变，温度增加时，涂膜性能变好。

4湿度对水性双组分木器清漆涂膜表观的影响

环境湿度对木器清漆涂膜影响极其严重，透射显微镜照片上可以看到有许多鱼眼和凹坑，证明分散体和亲水的多异氰酸酯没有进行有效的化学交联反应，由此随着湿度的上升，严重影响了涂料的耐水性和耐化学品性能。若在高湿度(RH=90%)条件下将水性双组分清漆施工在木质材料上，经完全干燥后制得水性双组分聚氨酯清漆涂膜，通过电子显微镜(SEM)放大不同倍数观察木材表面涂膜状态，可得到如图2所示各种涂膜缺陷。

图2高湿度环境下的涂膜现象(湿度=90%)

图2.1～2.3是在高湿度条件下水性双组分木器清漆涂膜出现表面粗糙、致密性较差等缺陷；图2.4～2.6是在高湿度条件下水性双组分木器清漆涂膜出现大量的气泡，并在显微镜下呈现鱼眼症状。通过以上试验可以发现高湿度环境下施工不但影响水性双组分涂膜的干燥速度，而且容易造成各种漆病。图3为水性双组分聚氨酯清漆在低湿度(RH=35%)时(对比上图)，暴露于显微镜下的木器清漆涂膜图像。