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聚氨酯是它的“外号”,人家有真名
聚氨酯的全称是聚氨基甲酸酯,聚氨酯涂料最早是1937 年由德国拜尔(Bayer)教授利用异氰酸酯和多元醇进行加成聚合反应制得的。
聚氨酯涂料是一种具有装饰、保护和赋予特殊功能为一体的高分子材料,有良好性能,能够室温成 膜,在国防、军工、工业生产、木器家具、工业防腐、塑料行业、汽车涂装等 领域均被广泛的应用。
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2K?PU?活化期?WPU?
双组份聚氨酯涂料是指将多元醇组份(简称A组份、甲组份或者主漆部分)与异氰酸酯组份(简称B组份、乙组分或者固化剂部分)分为两个相互独立的包装(因为室温下甲乙放一起会反应,所以要分开包装)进行储存和运输,在使用时将两组份按照一定的比例(原则上乙组分的理论混合值比甲组份高)共混,在规定时间内需要使用完。
这个规定时间就叫它的活化有效期,也就是大家常说的活化期,环境温度对活化期的影响很大。大多文献资料中称活化期可达到6小时,8小时,10小时等等,但作者根据实际流水生产线(指现实环境中,放在恒温恒湿箱对研究有方向性指导作用,但对实际生产规模化应用没有现实经济意义)的经验来说,4小时所有性能不牺牲,粘度变化<10%,已经是很牛的了,一般实际生产中大多数吧,活化期时间2-3小时。2k:就是双组份的意思。你是不是想说,是不是所有的双组份涂料都叫2k,答:是的,单组份叫1k?答:自信点,没毛病。3组份,5组份呢?答:给你个眼神,自己体会去吧!PU,WPU:聚氨基甲酸酯(polyurethane)水(water)。对,就是聚氨酯和水性聚氨酯的意思,2k-wpu,就是水性聚氨酯涂料。
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聊聊2k-wpu
一、污染毒性小,施工难,花钱事还难办
2K-WPU以水为稀释分散介质,污染小,固化后的漆膜一般没有生理毒性,无毒涂层可以应用在食品包装、酒瓶类容器涂装。 简单来看看水的表面张力有多变态,水的表面张力是72.8mN/m (20℃),而溶剂型涂料常用的有机溶剂(通常在20-30mN/m),高表面张力的水与基材之间的表面张力之间的差异越大,越难润湿基材。所以,水性涂料配方中就需要一些助溶剂来调节,在2K-WPU的现场施工时,高表面张力的水极易带来起泡、缩孔等漆膜弊病,造成施工难度加大,溶剂型涂料施工经验虽然有一些用,但也仅仅是有一些,不可套用。
另一方面,水的潜热高,沸点低,实际生产应用中温度对挥发速度影响几乎占据主导地位。而A甲组份中含水率一般为25%~35%,要想达到理想的施工效果,就需要较高的能耗,有较为大家认可的水性较溶剂型能耗成本高出0.8-1.2倍。 还有一方面,在2K-WPU体系中,水和异氰酸酯(固化剂)也会发生反应,生成一系列副反应产物,会牺牲掉漆膜的部分性能,直观的表现就是会降低体系光泽,粘度增大,活化期变短。有研究表明,固化剂中的异氰酸酯集团在水中的缩减量会高达45%左右(25-30℃),你要问具体是谁研究的,你自己打听去。 综上所述,知道为什么很多工程师都会说水性漆要有烘烤设备,没有做不了。你问,水性漆真的必须得要有烘烤设备吗?答:不是,看你做的是啥,你说我就给我家狗窝刷个栏杆,那完全没必要,自己能干,需要时间而已。你说,我做的是“比光迪新能源无人驾驶超级无敌第一台地球独创汽车”,那你一定得有看烘烤设备。就是视具体的要求、能够牺牲的漆膜性能比例和综合性成本来考虑。
二、说说改性,什么叫改性
首先,字面意思理解,改性就是改变某些性质,小学语文作文题,加修饰语嘛,通过某种方法,改变原有的某种性质就叫改性。那为什么要改变原有的性质呢?很显然,它不是完美的,要对它进行修饰改变,让它的某些不完美性质达到需求的完美性质。说白了就是往好了修嘛。 其次,那究竟通过什么方法呢,一般来说,就是通过加入一些其他某方面优良性能的树脂,从而形成一种能够达到所需性能的水性树脂(一级分散体和二级分散体),比如有醇酸树脂、聚酯树脂、聚醚树脂、聚酯树脂等,从而可以制成最开始说的良好性能[优异的机械性能、化学品耐性,耐候性突出、保光保色性优异]。
对对对,聪明如你,一下子就想到了,固化剂也是可以改性的,水性固化剂就是通过对溶剂型的固化剂引入亲水基团(不展开讲了,就是有亲水的,有亲油的,原来是亲油的,引入亲水的,两个脚对脚,而不是肩并肩),具体加入的是什么,怎么改的,我目前认为,终端作为应用端来说,可以先不用了解,后续再探讨—毕竟我也是一知半解,不能信口胡说。
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施工中的影响因素
我们常说的施工影响因素是环境温度、湿度、人、机、法等。今天撇开熟知影响因素,聊聊配方角度中可以量化的影响因素。
第一个:羟值含量,羟值含量越高,对应的固化剂用量也会越多,加水量跟着增多。举个例子,羟值3%左右的加水量一般在13%-17%之间(涂料工程师给的都是5、10、15之类的整数,实际很难实现),但是根据实际需求,配方中的树脂羟值有所改变,就不多说了。
第二个,配方中的助溶剂,溶剂对高分子溶解的过程是一个复杂的过程, 类似于干面团泡软的过程,树脂本身都是高分子聚合物,溶剂对高分子聚合物的溶解过程要经历渗透、扩散、溶胀的过程,也就是溶剂先在高分子的链结构中渗透和扩散,削弱大分子间的相互作用力,使其体积溶胀,使得高分子链段运动速度增加,分子链松动,解开,完成溶解。具体表现为,加入某种溶剂的量到某一拐点值的时候体系的粘度会发生突变或者对应剪切速度下表现出不同的粘度属性,还有固化剂中的溶剂等。抛砖引玉,重点在于引入思考!