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水性涂料固化劑
| 來源：邵君( 先生，國內(nèi)國際部經(jīng)理 ) 發(fā)布時(shí)間：2017-4-20 13:08:14 |
固化是顯著提高涂膜性能的根本方法，通過固化可大幅度提高涂層的各種性能從而擴(kuò)大涂料的應(yīng)用范圍。
高溫烘烤固化型水性涂料在工業(yè)上已獲得應(yīng)用，其代表性的品種有水性氨基、水性環(huán)氧類型的烤漆。然而，室溫固化是一個(gè)更誘人的方向。
水性涂料的室溫固化方法主要有：
①內(nèi)固化法，乳液或水分散體合成時(shí)加入少量三官能度或更高官能度的化合物形成輕度固化，或者加入水揮發(fā)后能與分子中活性基團(tuán)起反應(yīng)的化合物固化，如酰胺/酰肼固化，內(nèi)固化法對(duì)涂層性能的提高作用很有限;
②氣干法，即水性醇酸或水性氨酯油等體系利用空氣中的氧氣固化；
③外固化法，通過外加固化劑構(gòu)成雙組分涂料。外固化法能顯著提高涂膜性能，水性涂料固化劑的品種眾多，關(guān)鍵是選取一種性能優(yōu)異的水性涂料固化劑。
水性涂料室溫固化的機(jī)理。陰離子水性涂料樹脂中存在羧基和羥基，提供了進(jìn)一步固化的可能，室溫下能與羧基或羥基反應(yīng)的多官能度化合物可用做水性涂料固化劑。
異氰酸酯常溫下可與樹脂中的羥基反應(yīng)，生成氨基甲酸酯，這是典型的聚氨酯反應(yīng)。雙組分水性涂料中還可能有異氰酸酯與羧基的反應(yīng)，生成酰胺并放出二氧化碳，因此盡量控制不與羧基反應(yīng)；異氰酸酯與水反應(yīng)生成脲并放出二氧化碳也是水性涂料最不希望發(fā)生的副反應(yīng)。
固化劑種類對(duì)涂料性能的影響。對(duì)同一乳液用不同類型的固化劑固化后涂膜性能究竟會(huì)有多大差別，是人們關(guān)注的問題。
選用了3種不同類型的固化劑進(jìn)行試驗(yàn)，比較配漆、施工和涂膜的性能差異，有時(shí)也用已大量應(yīng)用的雙組分固化劑如Rhodia的2102作對(duì)照，研究性能的差別。
主料用1種丙烯酸-聚氨酯核殼乳液與各種助劑制成。固化固化劑與主料混合比較容易。A是異氰酸酯型多官能度固化劑，與Rhodia的2102相似，經(jīng)親水改性后增進(jìn)了與水分散體的混合能力，由于黏度小，比2102容易混勻。B、C黏度很小，有一定的親水性，與主料極易混勻。
二乙基甲苯二胺用途用于聚氨酯中,可提高制品強(qiáng)度和耐水解性,使制品生產(chǎn)率大大提高,并使大尺寸、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的聚氨酯制品工業(yè)化成為可能。DETDA與異氰酸醋較快的反應(yīng)速度還特別適用于無溶劑、快固型涂料。此外,還可作為環(huán)氧、醇酸樹脂固化劑,橡膠油類抗氧劑、染料、農(nóng)藥中間體,是一種很有前途的化工新產(chǎn)品。二乙基甲苯二胺倍受世界各國重視,爭相研制開發(fā)以detda擴(kuò)鏈的聚氨酯制品,其用量逐年上升。在美國和西歐的汽車用RIMPU制品中幾乎都采用了二乙基甲苯二胺。
4種固化劑室溫下的適用期長短差別很大，2102的最短，只有3 h，略嫌偏短；A、B有7 h，一般施工已足夠；C最長，可達(dá)數(shù)十天，其方便程度相當(dāng)于單組分涂料。
涂膜外觀以B、C固化的表現(xiàn)正常，涂膜透明均勻，而異氰酸酯固化的涂膜透明度差，霧濁，有塵粒樣小顆粒，表明手工混合分散性差，混合均勻度不夠，將異氰酸酯固化劑用丙酮稀釋后加入仍不能完全克服，可見與其他兩類固化固化劑相比，異氰酸酯固化劑相對(duì)較大的憎水性對(duì)成膜的均勻性有重大影響。
4種雙組分涂料的表干和實(shí)干時(shí)間與單組分涂料無明顯差別，25 ℃下表干在半小時(shí)之內(nèi)，實(shí)干不超過3 h，但是，涂膜徹底干透達(dá)到最終強(qiáng)度的時(shí)間在5 d以上。
固化劑的用量對(duì)涂膜硬度的影響。固化能提高涂膜的硬度。固化劑在某一用量時(shí)涂膜硬度達(dá)到最大，這與固化劑活性基團(tuán)的種類及固化劑的當(dāng)量有關(guān)，也與乳液的種類和涂料的配方有關(guān)。固化劑用量過多，不能參加反應(yīng)的固化劑起著增塑劑的作用，涂膜硬度反而下降。固化劑A的親水改性鏈較長，加入量越大涂膜越軟。以2102和C固化的涂膜硬度相對(duì)較高。
伯胺和仲胺對(duì)環(huán)氧樹脂的固化作用是由氮原子上的活潑氫打開環(huán)氧基團(tuán)，而使之固化固化。脂肪族多元胺如乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、二乙氨基丙胺等活性較大，能在室溫使環(huán)氧樹脂固化固化；而芳香族多元胺活性較低，如間苯二胺，得在150℃固化才能完全。
胺是氨的氫原子被烴基代替后的有機(jī)化合物。氨分子中的一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)氫原子被烴基取代而生成的化合物，分別稱為第一胺（伯胺）、第二胺（仲胺）和第三胺（叔胺）。它們的通式為：RNH2——伯胺、R2NH——仲胺、R3N——叔胺。胺類廣泛存在于生物界，具有極重要的生理作用。
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