聚氨酯塗料的應用和發展
聚氨酯技術早在德國興起,1937年,奧托拜耳先生髮明聚氨酯,奠定了聚氨酯化學的基礎,開發出適合不同用途需要的聚氨酯技術。自1955年以來,拜耳公司已把各種單體和聚合的異氰酸酯、聚酯、聚醚及丙烯酸酯應用於聚氨酯塗料的生產中。1965年抗褪色雙組分聚氨酯塗料應用於飛機和火車機身;1987年Bayhydrolò作為水性成膜物使用;1994年Bayhydurò和Bayhydrolò作為水性雙組分聚氨酯體系投入使用。
聚氨酯漆即聚氨基甲酸酯漆。它漆膜強韌,光澤豐滿,附著力強,耐水耐磨、耐腐蝕性優良。被廣泛用於高階木器傢俱,也可用於金屬表面。
由於聚氨酯多方面的優異效能。在中國用於塗料工業的聚氨酯(不包括建築塗料)所佔的比例已經超過25%。
聚氨酯塗料在木器塗料工業中占主導地位,佔到75%的市場份額,緊接著是汽車修補漆,佔40%多。聚氨酯技術在防腐塗料、塑膠塗料和汽車原廠漆方面的應用也越來越廣,佔10%的市場份額。近年來,聚氨酯塗料正以15%的增長率在增長。
聚氨酯漆是以多異氰酸與多羥基化合物反應而製得,它不烘烤也能達到烘烤漆的效能。塗膜堅硬耐磨,耐化學腐蝕,耐油、耐溶劑、穩定性突出,漆膜光亮豐滿,可用於高階轎車作表面塗層。
聚氨酯雙組份樹脂合成塗料的成膜過程是:主劑(-OH)固化劑(-NCO)兩組份中的高分子化學成分產生化學反應而成膜。因此在實際施工中不得隨意增減固化劑的份量,增多會使塗膜發脆、易起泡等;減少會使塗膜發軟、不幹、硬度不夠、耐劃傷性不好。在市場銷售的產品中也有單組份的PU漆,它是用含-NCO基團的樹脂吸收空氣中的水汽(-OH)來進行反應,其固化機理是一樣的。其優點是:硬度高,耐磨、耐熱、耐水性好,固含量50%-70%,豐滿度好,施工效率高,塗裝成本低,應用範圍廣。在全國傢俱界使用此類塗料約佔60%左右。缺點是:施工環境要求高,漆膜損壞不易修復,配漆後使用時間受到限制,層間必須打磨,配比要求嚴格。
選擇稀釋劑,很多人憑藉經驗,事實上,稀釋劑的選用是很有竅門的,一種好的稀釋劑基本條件有二個:一是針對不同施工要求,其揮發速率、溶解能力要合適。二是稀釋劑中不能含有與-NCO基反應的物質。譬如酸、醇類及水分。
水分的存在是產生氣泡的原因之一,其危害還存在於工藝上,以水與TDI為例,它們之間能反應生成胺類物質並引發連鎖反應。水分的存在嚴重影響產品質量和生產成本。
汽車修補漆用的水性雙組分聚氨酯塗料的含羥基組分中通常要加入流平劑、消泡劑、催化劑、光穩定劑、增稠劑和有機共溶劑等助劑,再與多異氰酸酯組分混合後加水調整黏度,用噴塗法施工。水乳化型聚氨酯雙組分塗料的效能,如干燥時間、光澤、硬度和耐溶劑性基本上達到了溶劑型塗料的要求。文獻報道,催化劑的量增加,不粘時間和全乾時間減少,而塗料的物理效能(柔韌性和硬度)不變;7d後,漆膜已經得到高度交聯,有非常好的耐溶劑性,能超過200次甲乙酮雙面擦拭;塗料的不粘時間和全乾時間與-NCO/-OH的比例無關;隨著異氰酸酯交聯劑黏度的增加,漆膜的擺杆硬度增加,耐溶劑性相應增加。
無溶劑環氧聚氨酯塗料主要以改性聚氨酯樹脂作為主要成膜物,利用活性稀釋增韌劑實現無溶劑化,賦予塗層良好的粘接力,優異的化學穩定性和機械效能。鱗片狀填料的加入不但能提高塗層的機械效能,還能夠起到良好的塗層遮蔽作用,具有良好的防腐作用。