浅析水性双组分快干中涂性能影响因素

阿潮

浅析水性双组分快干中涂性能影响因素

中涂位于底漆及以装饰为目的的面漆之间，担当底-面漆衔接功能。中涂要与底、面漆涂层配套性好，遮盖底漆缺陷，确保面漆涂装后表面的光滑性；从施工和经济角度来看，需要在干性和打磨性上有更高的要求。

水性双组分丙烯酸聚氨酯涂料是由含—NCO的多异氰酸酯固化剂和含有可以和异氰酸酯基团反应的羟基水性丙烯酸树脂组成。具有成膜温度低、附着力强、耐磨性高、耐溶剂性和耐水性好等优点。涂膜的性能主要由水性羟基丙烯酸树脂的组成和结构所决定。目前，常用的水性羟基丙烯酸树脂主要有2种形式：乳液型和分散体型。

评估实验一般以不同羟值和玻璃化转变温度（Tg）的水性羟基丙烯酸乳液来研究水性树脂体系、n(—NCO)/n(—OH)、固化时间、固化温度和膜厚对漆膜附着力、柔韧性、干燥速度和打磨等性能的影响。

一般采用树脂分散体，漆膜的干燥性较差。而采用不同羟值和Tg 的乳液复配使用，漆膜的机械性能、干燥性和打磨性会较好。乳液型水性羟基丙烯酸是丙烯酸酯类单体在水中使用乳化剂进行乳液聚合直接制得，具有较快的干燥速度；随着Tg 的升高，涂膜的干燥时间缩短，硬度增加，而柔韧性、附着力和耐冲击性不变。当水性丙烯酸乳液的羟值较低时，涂膜中羟基密度低，分子链交联不充分，涂膜中存在部分未交联的丙烯酸树脂小分子链，随着羟值的增大，涂膜的硬度增加。同时羟值的增加，相应增加了异氰酸酯基团和羟基的浓度，交联速度加快，涂膜表干时间缩短。采用羟值为35 mgKOH/g 和106 mgKOH/g 的2 种水性丙烯酸乳液复配， 不仅能提高漆膜的机械性能和干燥速度，而且漆膜具有较高的光泽。

而n(—NCO)/ n(—OH)的比值，对性能影响至关重要。从经济和施工的角度考虑，一般选定n(—NCO)/ n(—OH)为1.3 较佳。过低漆膜性能不佳，过高时，涂膜中残留的—NCO与水发生副反应的机率会增加， 生成的CO2 滞留在涂膜内会导致漆膜产生气泡、针孔等弊病，进而影响面漆涂膜的外观和性能。

固化温度会对反应速度有很大的影响，温度升高，涂膜干燥时间明显缩短；一般23℃常温，双组份表干需要30-35分钟左右，可打磨时间在2-3小时；但温度为60℃时，30-40分钟就可以打磨了。而升高到80 ℃，可打磨时间则只需要4 分钟！但当固化温度过高时，水分挥发过快，容易导致涂膜表面产生大量的气泡、缩孔，影响涂膜的外观和性能。pH值过高也会有类似效应。

施工漆膜厚度，也会对干速、性能有较大影响。合适的涂膜厚度，应该是既不会引起涂膜缺陷，而且能得到性能良好的涂膜。涂膜较薄时水分的挥发较快，就会导致遮盖不足和缩孔。涂膜较厚时，水和异氰酸酯之间的副反应会生成CO2 气体，在涂料内部形成气泡，气泡难以溢出涂膜，会在涂膜表面形成拱起，并容易破裂成为孔洞，造成涂膜缺陷，严重影响涂膜的物理机械性能和耐化学节制性。实验表明，涂膜厚度控制在40~60 μm，漆膜会具有较好的外观、机械性，且在60 ℃干燥30 min 即可实干。
    催干剂对性能的影响，实验表明，有机锡有机铋类催干剂，对表干速度有很大影响，会快速加大玻璃化进程，使水分的蒸发速度大大提高。但，对反应交联速度没有实质性的改善，打磨时间不会有很大的提高

性能评估则一般按GB/T9286―1998 、GB/T 6739―2006、GB/T1731―1993和GB/T 1770―2008 进行漆膜附着力、硬度、柔韧性和打磨性测试。