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高耐候的固化劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2017-7-8 15:59:16 |
本文介紹高耐候的固化劑。
多元醇用量對(duì)涂層性能的影響。彈性聚氨酯的分子鏈一般有“軟段”和“硬段”組成，軟硬比例以及原材料種類會(huì)直接影響彈性聚氨酯涂料的力學(xué)性能、表面性能和理化性能等。
在合成彈性固化劑時(shí)，軟段的原料主要是含端羥基的線性聚醚或/和聚酯，硬段的原料主要是二異氰酸酯和小分子多元醇，其中多元醇的用量對(duì)涂層的干性、力學(xué)性能、表面硬度、耐磨性等影響較大。本文考察了以三羥甲基丙烷為多元醇的用量對(duì)涂層性能的影響。
隨著TMP用量的增加，涂層體系中硬度含量提高，一方面束縛了柔性大分子的自由旋轉(zhuǎn)，另一方面由于分子間氫鍵作用加強(qiáng)，促進(jìn)剛性鏈段的取向和有序排列，因此，提高了涂層的強(qiáng)度、耐磨性和表面硬度，但TMP用量太多，涂層脆性增加，斷裂伸長率下降，會(huì)影響到耐磨性和附著力。綜合考慮，多元醇用量確定為12%左右。
氟樹脂對(duì)涂層性能的影響。由于氟原子(F)具有最高的電負(fù)性(4.0)、較小的原子半徑(0.135nm)，F(xiàn)—C鍵是所有化學(xué)鍵中鍵能最高的(485.6KJ/mol，高于紫外線的能量)，氟碳涂層表面能低(23dyne/cm)，摩擦系數(shù)極小(對(duì)鋼板滑動(dòng)摩擦系數(shù)為0.15～0.17)，因此，含氟碳結(jié)構(gòu)的涂料具有超長的耐候性、耐磨性、優(yōu)異的耐化學(xué)品性和自潔凈功能。在成膜過程中，化學(xué)穩(wěn)定的F—C鍵傾向于富集到涂層表面，起到了立體屏障作用，從而保護(hù)涂層免受紫外線、熱和其他介質(zhì)的侵害，低表面能使其具有更好的抗沾污性能和疏水性能。
但是，低表面能的氟樹脂通常與有機(jī)樹脂的相容性較差，為此，我們通過試驗(yàn)，篩選了混容性相對(duì)較好、氟含量較高、黏度較低的瑞氟隆RF-101，通過用量試驗(yàn)，制備出了高耐候的固化劑，將其與傳統(tǒng)六亞甲基二異氰酸酯(HDI)三聚體進(jìn)行對(duì)比。
二乙基甲苯二胺DETDA是一種位阻型芳香族二胺，乙基和甲基的位阻作用使得其活性比甲苯二胺(TDA)低得多。它與聚氨酯預(yù)聚體的反應(yīng)速度比DMTDA快數(shù)倍，比MOCA快約30倍。主要用于RIM聚氨酯體系以及噴涂聚氨酯(脲)彈性體涂料體系，具有反應(yīng)速度快，脫模時(shí)間短、初始強(qiáng)度高、制品耐水解、耐熱等優(yōu)點(diǎn)。另外該品還可用作彈性體，用作反應(yīng)注塑成型聚氨酯的擴(kuò)鏈劑，聚氨酯涂料、環(huán)氧樹脂、醇酸樹脂固化劑。潤滑劑及農(nóng)藥、染料中間體，塑料、橡膠、油類抗氧劑，以及化學(xué)合成中間體。
采用高耐候的固化劑的涂層在耐候性、力學(xué)性能、耐磨性、耐高低溫性以及對(duì)復(fù)合材料的附著力等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)HDI三聚體固化的涂層。在氟樹脂加量研究過程中發(fā)現(xiàn)，氟樹脂用量超過25%時(shí)，高耐候的固化劑與PE-6樹脂的混容性下降，清漆涂層出現(xiàn)發(fā)霧現(xiàn)象，對(duì)涂層干性、附著力和力學(xué)性能影響較大。
n(—NCO)∶n(—OH)對(duì)涂層力學(xué)性能的影響。雙組分聚氨酯涂料的制造技術(shù)之一是確定適當(dāng)?shù)膎(—NCO)∶n(—OH)，按理論計(jì)算，設(shè)定n(—NCO)∶n(—OH)=1，即使一個(gè)—NCO基團(tuán)與一個(gè)—OH基團(tuán)一一對(duì)應(yīng)，完全反應(yīng)，得到的涂層質(zhì)量最好。但實(shí)際情況要根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果才能確定。
如果n(—NCO)∶n(—OH)太小，—NCO基團(tuán)不足以與—OH基團(tuán)反應(yīng)，漆膜的交聯(lián)密度較低，涂層發(fā)軟，抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長率不理想;但是，如果物質(zhì)的量之比太高，則多余的—NCO基團(tuán)會(huì)吸收空氣中的潮氣轉(zhuǎn)化為脲，雖然可以增加交聯(lián)密度，提高涂層強(qiáng)度，但是也會(huì)使涂層彈性降低，脆性增加，抗沖擊性下降，涂層的表面狀態(tài)不好，出現(xiàn)針孔。經(jīng)過試驗(yàn)，確定該涂料體系的n(—NCO)∶n(—OH)以1.2為宜。
涂層的抗水解穩(wěn)定性是加速檢驗(yàn)涂層耐水性的重要方法之一，聚酯型彈性聚氨酯涂層由于體系中酯鍵的存在，其耐水性稍差，聚酯型與聚醚型彈性聚氨酯涂層相比，耐水性相差5～10倍[2]，但是耐候性方面聚酯型的優(yōu)勢明顯。研究中與某市售彈性聚酯型聚氨酯固化劑的水解穩(wěn)定性進(jìn)行了對(duì)比。
市售彈性固化劑水解穩(wěn)定性較差，48h耐沸水試驗(yàn)后，涂層的抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長率均下降為原來的30%左右，主要原因是水與樹脂中的酯基發(fā)生了化學(xué)降解反應(yīng)，降解形成的羧酸又會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)樹脂的水解。
高耐候的固化劑雖然也屬于聚酯型聚氨酯，但由于采用了低酸度的原料，又加入了化學(xué)穩(wěn)定性極高、疏水性極好的氟樹脂進(jìn)行改性，F(xiàn)—C鍵對(duì)酯鍵起到了屏蔽保護(hù)作用，因此，水解穩(wěn)定性較好，抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長率保持率均為90%左右。
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