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快干型高丰满度PU亮光白色面漆的研制

来源:浙江南方涂料工业有限公司 作者:李相权 时间:2014-06-29 点击:
导读:引入聚天门冬氨酸酯树脂改性 PU 亮光白面漆,结果表明,该涂料具有高固低黏的特性,不仅提高施工固体分,加快涂膜干燥速度,而且提高涂膜的综合性能,完全满足市场需求。
0 引言
随着人民生活水平提高,消费趋于追求个性化及休闲化,对家具的装饰效果要求越来越高,PU 亮光白面家具可营造高贵格调及明亮的环境,以丰满的视觉,润滑的手感受到消费者的欢迎,白色涂饰成为一种流行趋势,通常是厨房,客厅家具的常用涂饰方式,PU 亮光白面漆在市场上需求量也急剧上升。市场对 PU 亮光白面漆质量也提出了更高要求,即要求亮光白面漆膜丰满清透,耐黄,硬度高,要第一眼就能吸引人们的视线,并且要有较好的施工宽容性,在热天漆膜不起“痱子”,冬天漆膜干燥不能太慢或有暗泡。
目前常用 PU 亮光白面漆普遍存在光泽、丰满度欠佳,温度过高时容易起痱子,温度低容易起暗泡,干燥速度慢,涂装加工周期长,冬季阴冷情况下尤为明显,特别是在家具厂赶工时容易受到客户的抱怨。聚天门冬氨酸酯树脂是一种含有空间位阻基团的脂肪族仲二胺,具有 100%的固体含量,而黏度只有 1 000~1 500 cps,完全可以制备低 VOC环保涂料,其制备的涂料反应速度比常规 PU 涂料更快,一次施工涂膜更厚,可缩短施工周期,提高施工效率,以聚天门冬氨酸酯树脂和合成脂肪酸树脂为主体成膜物质制备 PU 亮光白色面漆,利用聚天门冬氨酸酯树脂中的仲胺基官能团活性远远大于聚氨酯树脂中羟基的反应活性,可大大提高涂膜的干燥速度,同时较高的官能团体积密度有助于提高涂膜的交联密度和硬度,两者合理搭配,形成互穿聚合物网络结构,两组分优势互补,性能大为提高,不仅提高施工固体分,可厚涂施工,缩短施工周期,提高涂料施工效率,而且涂膜性能指标均优于传统 PU 亮光白色面漆,可获得满意的涂装效果,使家具涂装效率大幅度提高,由于减少了有机溶剂的排放,属于环保型高固体涂料。
 
1 试验部分
1.1 原材料
合成脂肪酸树脂:固体份 80%,自制;聚天门冬氨酸酯树脂:拜耳材料;钛白粉:R902 杜邦公司;助剂:毕克化学;固化剂:N3390、IL1451,拜耳材料;催干剂及溶剂:国产。
1.2 涂料制备
将合成脂肪酸树脂与一定比例的聚天门冬氨酸酯树脂,钛白粉,助剂及溶剂依次加入调漆缸中高速分散 20min,然后用砂磨机研磨分散至细度 20 µm 以下,加入余下的溶剂调整黏度,过滤包装。
 
2 结果与讨论
2.1 聚天门冬氨酸酯树脂选择
聚天门冬氨酸酯树脂是通过伯胺与马来酸酐酯反应得到的产物,氨基所在的分子结构不同导致其反应活性不同,其主要反应活性取决于侧基内空间位阻,因而不同种类的聚天门冬氨酸酯树脂的反应活性相差很大。聚天门冬氨酸酯树脂种类选择对涂层性能有决定性影响,拜耳材料的聚天门冬氨酸酯树脂相对分子质量分布窄,官能度分布均匀,保证涂膜有足够交联密度,形成的涂膜致密,硬度高,本试验选择了拜耳的 3 种聚天门冬氨酸酯树脂(A,B,C)按照 10%的比例分别取代合成脂肪酸树脂进行试验,观察样板涂膜外观,测试涂料的适用期,表干时间及实干时间,实验结果见表 1。
试验结果(30 ℃)
由于聚天门冬氨酸酯的独特分子结构,通过选用不同种类的树脂,可以调节固化速度,C 树脂分子结构中的胺基处于空间冠状位阻环境包围中,侧甲基较多,位阻效应大,特殊的诱导效应使得它在与固化剂反应过程中,反应活性下降,延长凝胶时间,使涂料具有较长的施工期,解决聚天门冬氨酸涂料施工期限过短的问题。
本试验选择反应活性稍低的聚天门冬氨酸酯树脂 C 与合成脂肪酸树脂搭配使用作为基体树脂,在保证适用期足够长情况下,漆膜能快速干燥,从而提高施工效率,由于其与—NCO 反应速度快于水与—NCO 反应速度,在体系中可以有效限制水与—NCO 反应生成 CO2气体,从而使涂料施工可以达到很高膜厚。
2.2 聚天门冬氨酸酯树脂用量的确定
选用 C 树脂分别按照 5%、10%、15%、20%的比例加入合成脂肪酸树脂中进行试验,喷涂时均喷涂 3 个十字,结果见表 2。
试验结果(30 ℃)
从表 2 可见,随着聚天门冬氨酸酯树脂用量的增加,涂料适用期缩短,干燥速度加快,硬度提高,这是由于随着聚天门冬氨酸酯树脂用量的增加,提高了固化交联点,提高了交联密度,而且聚天门冬氨酸酯树脂中氨基活性远远大于聚氨酯树脂中羟基的反应活性,大大加快了固化反应速度,使涂膜干燥加快,同时增强了两网络的互穿程度,形成含有一定量脲嵌段的分子结构,随着分子键中脲基增多,硬度提高,耐冲击性下降。实际施工使用过程中需要涂料有较长的适用期和较快的干燥速度,这是互相矛盾的,这要找到一个平衡点解决涂料在实际施工中存在的问题。试验结果发现,加入 10%~15%的 C 树脂可满足要求。
2.3 配方的确定
涂料配方见表 3。
涂料配方
为了尽量模拟冬季低温干燥环境,将试验温度(包括配漆,制板,样板干燥和测试温度)控制在 0~5 ℃,涂膜性能见表 4。
涂膜性能
由表 4 可知,搭配聚天门冬氨酸酯树脂,提高了施工固体分,涂料光泽和丰满度变好,而且表干时间缩短,提高干性和硬度,装饰效果更好,具备高性能与高装饰性,是一种环保型高固体涂料。由于聚天门冬氨酸酯树脂利用氨基与—NCO 反应产生的脲,使成膜涂层的大分子结构中含有大量的氨酯键和脲键,同时加剧了高分子的软,硬段微相分离程度,有利于形成微区结晶,改善涂层的硬度与附着力的同时,耐黄变性也相应提高。

3 结语
通过试验选择一种聚天门冬氨酸酯树脂和合成脂肪酸树脂搭配为基料树脂,确定了适宜的比例,制备的亮光白面漆明显改善干性,提高涂料的施工固体分,具有较高的丰满度和硬度,提高了家具的装饰性,弥补了市场上白色涂装的缺陷,提升了家具的产品价值,达到高装饰性与环保要求。
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