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聚氨酯亮光清漆中羟基树脂的选择,采用羟基树脂、混合溶剂、助剂为A组分,含—NCO混合溶液为B组分制备双组分聚氨酯(PU)亮光清漆,中国资讯网,ChinaNews360.com
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聚氨酯亮光清漆中羟基树脂的选择,采用羟基树脂、混合溶剂、助剂为A组分,含—NCO混合溶液为B组分制备双组分聚氨酯(PU)亮光清漆
2019年10月10日    阅读量:329    新闻来源:中国资讯网 ChinaNews360.com  |  投稿

0 前言

聚氨酯(PU)亮光清漆具有光泽高、干膜透明度好、耐黄变性优良以及其涂膜坚韧、耐磨、丰满、光亮、装饰性强等优点,以较高性价比广泛应用于涂料各领域。树脂作为涂料的心脏,决定着涂料的主要性能,如何正确选择羟基树脂成为PU涂料的关键,也决定着该涂料的档次[1]。


如羟基丙烯酸树脂具有较好的耐黄变性,合成脂肪酸具有较高的丰满度等涂料在线coatingol.com。本文以羟值丙烯酸树脂、合成脂肪酸树脂、植物油改性醇酸树脂进行应用性能的对比、筛选与搭配,考察其树脂间以及与固化剂间的混溶性,树脂对涂料黏度、活化期、物理性能的影响等,以期更好地利用羟基树脂制备性能较佳的PU亮光清漆。

 

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

主要仪器:GFJ-0.4高速分散机,上海现代环境工程技术有限公司;旋转黏度计,美国 TA公司;涂-4#杯,深圳市祥敏仪器设备有限公司;紫外线加速耐候试验机,宏展仪器制造。

主要试剂如表1所示。

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主要原料

1.2 试验方案

选用不同树脂组成PU亮光清漆,其中含羟基部分的A组分配方见表2。

主剂A组分配方

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B组分选用通用固化剂TMP-TDI和三聚体固化剂TDI按质量比2∶1配制,稀料为三棵树夏用稀释剂。主剂与固化剂按n(—NCO)/n(—OH)=1∶1进行配制,其固化剂用量计算式如式(1)所示:

固化剂用量计算式

式中:羟值——PU含羟基树脂羟值,mg KOH/g;

561——常 数;

42—— —NCO当量;

100——PU含羟基树脂设定固体量。

1.3 性能检测

黏度:树脂黏度用旋转黏度计进行测定,施工黏度用涂4#杯进行测定。

光泽(60°):按GB/T 9754-2007测定。

附着力:按GB/T 1720-1979测定。

铅笔硬度:按GB/T 6739-2006测定。

柔韧性:按GB/T 1731-1993测定。

冲击强度:按GB/T 1732-1993测定。

耐黄变性:将按配比调制成涂料后用刮膜制备器在白底板上200 μm刮膜,待干燥后于紫外灯箱中封闭照射,紫外光灯管150 W,长度60 cm,试样与光源距离30 cm,照射每1 h取出1次,与未经照射的试板对照,用色差仪测定颜色变化。对比值ΔE表示变色程度,Δb表示偏黄程度,正值表示偏黄。

混溶性按m(氨树脂)∶m(树脂)=1∶1配制,m(树脂)∶m(固化剂)=2∶1配制,搅拌均匀,观察混合液是否清澈透明。然后刮涂于透明玻璃板上,风干,观察涂膜是否透明、光亮、无乳光。

 

2 结果与讨论

2.1 活化期测试

图1为不同树脂制备的主剂A组分按式(1)计算的施工配比配漆后得到的活化期测试结果,从图1中可以得出:(1)不同黏度的树脂配漆后施工黏度较为接近(13~15 s),可适于喷涂。这可能是由于各树脂在固化剂或稀释剂中的相容性不一导致,因此,“高固低黏”的主剂不一定能配出“高固低黏”的涂料,合适的固化剂和溶剂与树脂搭配十分重要。(2)DJ1270K活化期很短,说明该树脂配漆后可施工时间短,因此DJ1270K一般不单独使用,可与活化期较长的 FX-4470或RV408-80A所用树脂拼用,不仅有利于施工,而且对涂膜综合性能也有一定的提高。因此,本文将对不同树脂制备PU亮光清漆涂膜性能进行进一步分析。

不同树脂制备PU亮光清漆活化期测试结果

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2.2 不同树脂对PU亮光清漆涂膜性能的影响

2.2.1 不同树脂对PU亮光清漆常规性能的影响

不同树脂对PU亮光清漆常规性能的影响如表3所示。从表3可以看出,JC-7011、FX-4470表干时间短,硬度大,代表大部分羟基丙烯酸树脂的性能。但JC-7011光泽高、冲击强度大,这是由于JC-7011的羟值高,参与反应的官能团多,交联密度大,因此其硬度和冲击强度较大,同时高官能团树脂所需固化剂量多,对于等量的主剂其涂膜厚度较大,其对应涂膜饱满,光泽高。以合成脂肪酸为代表的RV408-80A所制备的涂膜具有光泽高、饱满度丰满等优点,但其附着力较差。植物油改性醇酸树脂主要包含以蓖麻油、大豆油、椰子油改性的醇酸树脂为基础进行研究,其中蓖麻油改性醇酸树脂RV301-60B制备的涂膜具有良好的附着力和柔韧性,但硬度较差,而椰子油改性醇酸树脂DJ1270K制备的涂膜具有较好的硬度,但其附着力较差。

不同树脂对PU亮光清漆涂膜常规性能对比

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2.2.2 不同树脂对PU亮光清漆耐黄变性能的影响

因树脂易受日光、温度、水分等作用逐步氧化成醛酮和羧酸,并能进一步导致老化,产生黄变基团,从而出现黄变现象。其中,不同树脂对PU亮光清漆耐黄变性能的影响如表4所示。从表4中可知:(1)涂膜在经紫外线照射后,色差都与原来有差异,且随着紫外线照射时间的增加,黄变性明显增加。(2)以JC-7011、FX-4470羟基丙烯酸树脂制备涂膜,色差变化较小,具有较好的耐黄变性。(3)植物油改性醇酸树脂中椰子油改性醇酸树脂具有较好的耐黄变性,但改性醇酸树脂中一般以合成脂肪酸树脂耐黄变性最佳。这是由于植物油改性醇酸树脂尤其是大豆油改性醇酸树脂具有较多易变色基团,而紫外线的存在为涂膜的变色反应提供能量、自由基,其提供的能量足以破坏大部分树脂聚合物的化学键,引发自动氧化反应,造成老化降解。另一方面,通用固化剂的黄变效果要远大于醇酸树脂,对于羟值较大的醇酸树脂,所需其固化剂量多,其涂膜中含有更多的苯环结构,使得其黄变性加剧变差。

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不同树脂对PU亮光清漆黄变性的影响

经综合,单独用一种植物油改性醇酸树脂难以制备综合性能较好的涂料,因此往往是多种油酸改性的醇酸树脂或醇酸树脂与丙烯酸树脂进行拼用来制备高性能的PU亮光清漆。但羟基丙烯酸树脂与改性醇酸树脂、固化剂受相容性的影响,将进行进一步分析。


2.3 树脂混溶性测试

2.3.1 丙烯酸树脂与改性醇酸树脂混溶性测试

按1.3树脂混溶性的测试方法,测得丙烯酸树脂与改性醇酸树脂混溶性测试结果如表5所示。从表5中可以看到,除FX-4470与RV301-60B混溶性较差外,丙烯酸树脂与大部分改性醇酸树脂混溶均较好。由于树脂中含有溶剂,影响其树脂混溶结果,为了更好测得其混溶效果,将其混溶树脂刮涂玻璃板上,风干后对比其透明度如图2所示。从图2可以看到,JC-7011与改性醇酸树脂共混液透明度高,尤其是对合成脂肪酸树脂具有较好的透明度 ,基本完全互溶。

丙烯酸树脂与改性醇酸树脂混溶性

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2.3.2 丙烯酸树脂与固化剂混溶性测试

按1.3树脂混溶性的测试方法,测得丙烯酸树脂与固化剂混溶性和刮膜透明度分别如表6和图2所示。从表6可以看到,丙烯酸树脂与固化剂混溶性较好。从图2可进一步看出,丙烯酸树脂与通用固化剂具有良好的透明度,而TDI三聚体固化剂与丙烯酸树脂混溶透明度相对较差。两种丙烯酸树脂相比,JC-7011与固化剂共混透明度要好于FX-4470。由于树脂中含有溶剂,影响其树脂混溶结果,为了更好地测得其混溶效果,将其混溶树脂刮涂玻璃板上,风干后对比其透明度如图2所示。从图2可以看到,JC-7011与改性醇酸树脂共混液透明度高,尤其是对合成脂肪酸树脂具有较好的透明度,基本完全互溶。

羟基丙烯酸树脂与改性醇酸树脂、固化剂混溶透明度对比

丙烯酸树脂与固化剂混溶性

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经综合,羟基丙烯酸树脂与合成脂肪酸树脂、TDI-TMP固化剂具有较好的相容性,但要制备较为优异的PU亮光清漆,选取与树脂、固化剂相容性较好的羟基丙烯酸树脂更为重要。

 

3 结语

(1)用丙烯酸树脂制备PU亮光清漆较醇酸树脂,具有黏度低、活化期长、耐黄变、物理性能较好等优点,但价格较贵,而单独用改性醇酸树脂难以制备综合性能较好的涂料。

(2)羟基丙烯酸树脂与合成脂肪酸树脂、TDITMP固化剂具有较好的相容性,选取一种与合成脂肪酸树脂、固化剂相容性较好的羟基丙烯树脂与合成脂肪酸树脂混拼,有利于制备出综合性能较佳的PU亮光清漆。


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