合成工艺对木器涂料用水性聚氨酯性能影响.pdfVIP

：坐壁熊璺堡墨窒量蕉塑： 合成工艺对木器涂料用水性聚氨酯性能的影响 陈小庆，王国炜，王小军，王茜红 (北方涂料工业研究设计院，兰州730020) 摘要：考察了不同合成工艺对涂膜性能的影响，结果表明：通过合成2种相对分子质量、柔 顺性不同的聚酯，进而合成具有高交联度的硬聚氨酯(HPu)和线性软聚氨酯 (sPu)，并在扩链阶段实现共聚，制备的水性聚氨酯(wPu)的涂膜具有优良的耐干 热性、硬度、耐介质性和低温成膜性，成膜助荆用量少，硬度上升快，适合木器菜修。 关键词：水性聚氨酯；木器潦料；合成工艺；微相分离 l引言 近年来，环保法规的日益严格使木器涂料水性化的研究成为众多涂料工作者关注的热点， wPu和其他水性树脂相比，具有优异的机械耐磨性、软硬可调性、耐介质性和优良的装饰性能，这 使它成为水性术器涂料的首选树脂之一。欧美发达国家已将双组分wPu涂料广泛应用于木器装 修甚至木地板涂饰，性能达到了溶剂型聚氨酯的水平，由于技术水平及原材料来源等方面的原因， 国内对wPu树脂的研究仍以单组分为主，其性能水平和双组分有一定的差距，但通过多种类型的 改性，可有效地提高某些性能。 目前，国内应用于木器涂料的wPu仍存在涂膜硬度低、耐热耐水性差以及成膜助剂用量大 造成的vOc含量高等问题。在试验研究中，通过使用硬度差异较大、相对分子质量不同的软硬2 种聚酯并选择适宜的合成工艺，可使制备的水性聚氨酯获得优良的涂膜性能，并大幅降低了成膜 助剂的使用量，所配制的水性木器涂料，在短期内即可获得优异的涂膜硬度，满足木器装修工艺 的要求。 2试验部分 2．1主要原材料 合成聚酯用硬单体：甲基丙二醇、环己烷二甲醇、新戊二醇、间苯二甲酸、对苯二甲酸、苯酐。 合成聚酯用软单体：l，4一丁二醇、l，6一己二醇、一缩二乙二醇、己二酸、癸二酸。 交联剂、酯化催化剂、抗氧剂。 2．2合成工艺 2．2．1硬聚酯的合成 酸值不大于3m龋OH／g时为反应终点。 2．2．2软聚酯的合成 将软单体、酯化催化剂、抗氧剂投入反应瓶中，起始酯化温度为160℃，最高酯化温度为200 ℃，其余工艺控制同2．2．1。 32 第“届金国涂料与潦装技术信点变流会2m，丰j月．广州 第四届氟硅材抖在濂抖中应用——高动能瀹辫技术研讨会 ：查壁垒璺墼璺室量蕉璺： 2．2．3预聚物合成 将硬聚酯、软聚酯或软硬聚酯的混合物投入反应瓶，加入适量丁酮溶解后，快速滴加TDI或IP- DI，在60～80℃保温l～2 h，加入DMPA及适量丁酮继续在60～80℃反应3～6 h，对于硬预聚物 或混合预聚物还需加入活性交联剂，在50℃反应1h。 2．2．4wPU制备 对预聚物进行常温中和后，高速水分散并扩链，得到半透明分散体，减压脱除丁酮后制得wPu。 2．3试验路线的确定 的相对分子质量提高、分子中的刚性链段比例增加、交联密度增大，均有利于提高软化温度，同时， 还有利于提高涂膜硬度和耐介质性，软化温度还取决于Pu中软硬段微相分离的程度，当硬段纯度 很高时，Pu的软化温度可按近硬段的熔点。 聚氨酯的耐低温性，可用其玻璃化温度(疋)来衡量，对于wPu，其成膜性能可用最低成膜温度 链段越柔顺，软段结构越规整，相对分子质量越大，正越低。若微相分离完全，使软段相的纯度趋于 100％时，Pu的冗接近于软链段组成物的孔。 wPu用于木器涂料，最希望获得的是优异的涂膜硬度、耐热耐介质性能，以及良好的成膜性。 微相分离的程度越高，冗和软化温度的差距越大，涂膜可获得良好的成膜性和耐热性，但对于木器 涂料，涂膜硬度和耐介质性也是衡量性能优劣很重要的指标。要提高耐介质和涂膜硬度，就必须提 高交联密度，增加分子链段的刚性链段的比例，这势必降低所采用聚酯分子的柔顺性和相对分子 质量。这些均不利于微相分离，使相混杂度提高，疋提高，对成膜不利。 支化度Pu，来提高微相分离程度，降低瓦，使涂膜具有良好的成膜性，降低成膜助剂用量，提高涂 膜硬