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水性聚氨酯用固化劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時間：2018-1-25 10:52:40 |
一些硅偶聯(lián)劑可以作為水性聚氨酯用固化劑。有機(jī)硅型水性聚氨酯用固化劑主要帶有環(huán)氧基和硅氧烷基。環(huán)氧基可以同羧基反應(yīng)，將硅氧烷基引入大分子鏈，通過硅氧烷基的水解、硅羥基的縮合實(shí)現(xiàn)其固化。
添加該類水性聚氨酯用固化劑的體系具有以下特點(diǎn)：(1)改善耐溶劑性、耐沖擊性和耐劃傷性；(2)優(yōu)異的濕態(tài)和干態(tài)附著力；(3)堅(jiān)硬而仍具有彈性的涂層；(4)對固化后涂膜的透明性和顏色沒有副作用；(5)老化后光澤保留率高。
固化的化學(xué)機(jī)理涉及環(huán)氧硅烷的兩個官能團(tuán)；分子的環(huán)氧基同樹脂羧基反應(yīng)，而烷氧基部分在水解后通過縮聚而固化成硅氧硅鍵，烷氧基水解形成的羥基也可以同基材表面反應(yīng)改善涂料的濕態(tài)附著力，或改善顏料同樹脂的結(jié)合。
水性多異氰酸酯是由脂肪族二異氰酸酯三聚體用非離子型表面活性劑(如聚環(huán)氧乙烷)進(jìn)行接枝改性合成，官能度3～4，固含量可達(dá)100%，也可用酯、酮、芳烴及醚酯類溶劑適當(dāng)稀釋。施工時，該組分在手工攪拌下可以很容易分散到另一組分即羥基組分中。
用其多異氰酸基團(tuán)可以和水性丙烯酸型、水性聚酯型或水性聚氨酯型多元醇配制雙組分水性聚氨酯涂料，其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于單組分體系，比較接近溶劑型體系的性能，可以用于強(qiáng)調(diào)性能產(chǎn)品的涂飾。
常用的固化劑有多氮丙啶、碳化二亞胺，以及水可分散多異氰酸酯、環(huán)氧樹脂、氨基樹脂、環(huán)氧硅氧烷等。
環(huán)氧基是具有—CH(O)CH—結(jié)構(gòu)的官能基。特點(diǎn)是反應(yīng)性強(qiáng)。開環(huán)聚合或與其他化合物加成反應(yīng)后分子鏈增長。含兩個以上的環(huán)氧基與多官能團(tuán)化合物反應(yīng)之后生成具有固化結(jié)構(gòu)的固化物，這就是環(huán)氧樹脂及其固化物。
由于三元環(huán)高度張力的存在，使得環(huán)氧基能在溫和的條件下與伯胺基、巰基或羥基等親核試劑發(fā)生開環(huán)反應(yīng)，分別形成仲胺、硫醚或醚鍵。
按照化學(xué)性質(zhì)可把含活潑氫化合物分成堿性化合物(如伯胺、仲胺、酰胺等)和酸性化合物(如羧酸、酚、醇等)。它們的活潑氫原子與環(huán)氧基會產(chǎn)生以下加成反應(yīng)。
堿性化合物按親核機(jī)理與環(huán)氧基反應(yīng)，一般說來堿性大的活性大，如脂肪胺>芳香胺。酸性化合物按親電機(jī)理與環(huán)氧基反應(yīng)，一般說來酸性大的活性大，如羧酸>酚>醇。
甲基環(huán)己二胺(脂環(huán)胺類固化劑擴(kuò)鏈劑HTDA)參考指標(biāo)：
外觀（25℃）：無色或淡黃透明液體
色度≤1
粘度（mPa.s/25℃）：5-15
胺值(mgKOH/g)：850-900
活潑氫當(dāng)量（g/ep）：32
純度(%)≥99.5
含水量（%）≤0.2
沸點(diǎn)（℃）：213
比重（g/mm3）：0.94
添加量(100份128樹脂)：16-17
甲基環(huán)己二胺(脂環(huán)胺類固化劑擴(kuò)鏈劑HTDA)是一種帶側(cè)甲基的脂環(huán)胺單體，是一支新型的脂環(huán)胺類環(huán)氧樹脂固化劑。
該產(chǎn)品可單獨(dú)用作固化劑，還可與其他普通環(huán)氧固化劑（如：脂肪胺，脂環(huán)胺、芳香胺、酸酐等）或通用促進(jìn)劑（如：叔胺、咪唑）混合使用，在寬廣的溫度范圍類固化環(huán)氧樹脂，適用于復(fù)合材料、涂料、膠粘劑和地坪等領(lǐng)域;可用于聚酰胺、聚酰亞胺等有機(jī)合成;可用于聚氨酯做胺類擴(kuò)鏈劑，與異氰酸酯基形成脲鍵，提高產(chǎn)品的綜合性能。
脂肪族伯胺與端環(huán)氧基的反應(yīng)在室溫下就能進(jìn)行，無需促進(jìn)劑。但是一系列質(zhì)子給予體物質(zhì)(如醇類、酚類、羧酸、磺酸和水等)對此反應(yīng)有促進(jìn)作用。
而質(zhì)子接受體物質(zhì)(如酯類、醚類、酮類和腈類等)對它起抑制作用。促進(jìn)效果的順序?yàn)椋核?ge;酚≥水>醇>腈>芳烴(苯、甲苯等)>二氧雜環(huán)己烷>二異丙基醚。
芳香胺比脂肪胺的活性小，與環(huán)氧基的反應(yīng)速度慢。室溫下只有30%左右的樹脂參加了反應(yīng)。這是由于芳香胺氮原子上的不對稱電子被苯環(huán)部分地分散了(苯核的E效應(yīng))，造成堿性降低，以及苯環(huán)的立體位阻效應(yīng)所致。然而芳香胺與脂環(huán)環(huán)氧基的反應(yīng)卻要比脂肪胺快。
聚天門冬氨酸酯樹脂的凝膠時間與許多小分子的催化有關(guān)。研究表明，含羥基的小分子化合物對NH/NCO反應(yīng)有明顯催化作用，如甲醇、乙醇、乙二醇、水分等，會較大程度縮短涂料的活化期。所以，聚天門冬氨酸酯聚脲涂料中應(yīng)避免混入水分和低分子醇。在配方中加入除水劑或分子篩不失為一種行之有效的手段。
聚脲色漆涂料和所有種類的色漆一樣，由于各種顏料的比重、粒徑大小不一，涂層成膜過程中易形成貝拉德漩渦，造成顏色不均勻。加入能降低表面張力的有機(jī)硅助劑，可以有效防止浮色或發(fā)花的現(xiàn)象出現(xiàn)。
由于聚天門冬氨酸酯樹脂可做成高固低粘涂料，有效降低VOC含量，從理論上講，完全可以做出無溶劑型涂料，考慮到實(shí)際施工的需要，一般固含在90%時比較適合施工，借助高壓無氣噴涂，一次施工可達(dá)300μm以上。
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