耐酸堿無溶劑型雙組分聚氨酯自流平地坪涂料的研制

譚雄文

摘 ? 要：自流平地坪涂料具有比較好的機(jī)械性能，同時(shí)還具有很強(qiáng)的耐腐蝕性和絕緣性，已經(jīng)在很多領(lǐng)域中得到應(yīng)用，如人們常見和熟悉的實(shí)驗(yàn)室、超市、購物中心以及醫(yī)院和工廠車間等。按照成膜物質(zhì)進(jìn)行分類，目前市場上所使用的自流平地坪涂料可以分成聚氨酯和環(huán)氧樹脂兩類。利用環(huán)氧樹脂制造的涂料材質(zhì)比較脆弱，容易破裂;使用聚氨酯所制造生產(chǎn)出來的涂料，有比較好的韌性和彈性，不僅比較耐磨，還具有較好的耐高低溫特征，并且在耐酸性方面也較強(qiáng)。分析了耐酸堿無溶劑型雙組分聚氨酯自流平地坪涂料的研制。

關(guān)鍵詞：耐酸堿無溶劑型;雙組分聚氨酯;自流平地坪涂料;研制

市場上利用聚氨酯所研制的自流平地坪涂料應(yīng)用范圍廣泛，很受市場的歡迎。我國大約有80%的自流平地坪涂料都是溶劑型的，這使得聚氨酯自流平地坪涂料中含有很多有機(jī)物質(zhì)，對(duì)人體不會(huì)造成太大的傷害。伴隨著涂料技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，人們的環(huán)保意識(shí)越來越強(qiáng)。聚氨酯自流平地坪涂料生產(chǎn)成本不高，污染程度和危害程度都較低，因此，發(fā)展優(yōu)勢更為明顯。

1 ? ?耐酸堿無溶劑型雙組分聚氨酯自流平地坪涂料的制備

在耐酸堿無溶劑型雙組分聚氨酯自流平地坪涂料的制備上，首先將分散劑、消泡劑、填料以及白色顏料等全部放在真空高速分散機(jī)罐中，按照1 200 r/min的轉(zhuǎn)速分散5 s之后，再將轉(zhuǎn)速降低為500 r/min。分別將各種粉料投放進(jìn)去，再將其轉(zhuǎn)速調(diào)整為1 200 r/min分散30 s，隨后再加入色漿分散15 s。緊接著將抽真空裝置開啟高速分散30 s之后實(shí)施出料，就可以得出一組涂料。之后，再把固化劑和之前分散出來的涂料進(jìn)行攪拌，等待攪拌均勻以后，按照“地坪涂裝材料”等相關(guān)規(guī)則來制定漆膜，在制板養(yǎng)護(hù)7 d之后，涂料將具有一定的理化性能。

2 ? ?各種因素對(duì)于無溶劑型聚氨酯自流平地坪涂料性能的影響

2.1 ?脫水劑對(duì)于漆膜的影響

無溶劑型雙組分聚氨酯自流平地坪涂料中的樹脂和固化劑等成分都含有一定水分。異氰酸酯和水反應(yīng)后會(huì)形成脲，并逐漸從中釋放出二氧化碳，使得漆膜逐漸形成一些鼓泡，從外觀上看十分不美觀，性能也有所下降。所以，在涂料中應(yīng)當(dāng)添加一定的脫水劑，將其中的水分進(jìn)行去除。在本研究所涉及的自流平地坪涂料制備過程中，涂料中含有一定的水分。為了將這些水分加以去除，分別將3A分子篩和氧化鈣作為脫水劑，研究其對(duì)漆膜的影響。-NCO/-OH物質(zhì)的量比和其他組的涂料相比，在配漆之后加工成為2 mm的涂層，24 h之后觀察漆膜的表面是否存在鼓泡情況。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在沒有使用脫水劑的情況下，漆膜表面呈現(xiàn)出很多鼓泡，內(nèi)部也有很多鼓泡存在;加入氧化鈣之后，漆膜表面無泡，內(nèi)部雖然還有一些鼓泡存在，但是量十分少。在加入3A分子篩之后，漆膜的表面沒有任何鼓泡，內(nèi)部也沒有鼓泡。從中可以看出，在沒有脫水劑的情況下，會(huì)產(chǎn)生較多的二氧化碳，從而使得漆膜表面和內(nèi)部產(chǎn)生大量的氣泡，在添加了氧化鈣和3A分子篩之后，漆膜的性能有明顯提升。將氧化鈣作為脫水劑，漆膜的表面沒有鼓泡，內(nèi)部還是有少許的鼓泡存在。氧化鈣和水進(jìn)行融合之后會(huì)有一定的氫氧化鈣反應(yīng)，這反而會(huì)使得堿性有所增加。-NCO/-OH的反應(yīng)速度也會(huì)加快，使用時(shí)間也有所降低。和氧化鈣相比較，3A分子篩的吸水能力更強(qiáng)一些，漆膜的表面和內(nèi)部都沒有任何氣泡存在，在使用時(shí)間上也有了很大的延長。

2.2 ?催化劑對(duì)于涂料固化速度的影響

利用聚氨酯所制作出來的自流平地坪涂料，一般都是在有機(jī)金屬化合物等成分的作用之下，將異氰酸酯和羥基的反應(yīng)進(jìn)行加快，從而讓涂料能夠在短時(shí)間之內(nèi)成為漆膜。在31 ℃和相對(duì)濕度70%的環(huán)境之下，再加入0.01%的有機(jī)錫或者是有機(jī)鉍作催化劑，并對(duì)兩者對(duì)于涂料的固化時(shí)間以及硬件進(jìn)行對(duì)比和分析。最終研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在沒有加入任何催化劑的前提下，涂料的固化時(shí)間大概在60 s，24 h之后的硬度在64 HD，但是，這個(gè)時(shí)候涂料的表層往往呈現(xiàn)出橘紋很明顯、氣泡較多的效果。在加入了有機(jī)錫之后，涂料的固化時(shí)間縮短到了25 s，24 h之后的硬度在70 HD，呈現(xiàn)出來的效果是沒有橘紋，但卻有輕微的氣泡和泡痕。在加入了有機(jī)鉍之后，固化的時(shí)間34 s，24 h之后的硬度在72 HD，呈現(xiàn)出來的效果是沒有橘紋，也沒有氣泡和泡痕。在添加了催化劑之后，涂料的固化時(shí)間顯著降低，固化速度明顯提升，硬度的變化不大。在將有機(jī)錫作為催化劑時(shí)，涂料的固化速度是最快的，最終的表面效果卻無法令人滿意。和有機(jī)錫相比較，有機(jī)鉍的固化效率雖然慢，但呈現(xiàn)出來的效果卻是最好的，所以，在涂料的固化上，可以將有機(jī)鉍作為催化劑。在加入了0.01%的有機(jī)鉍以后，需要進(jìn)一步對(duì)各種溫度下涂料的固化速度和表面效果進(jìn)行分析和研究，在﹣5～35 ℃，溫度對(duì)涂料表面的效果影響不大，但是對(duì)于固化速度和硬度的影響則比較大。在﹣5℃下，涂料的膠化時(shí)間大約為200 s，并且，這個(gè)時(shí)候的漆膜十分柔軟，根本沒有辦法對(duì)硬度進(jìn)行測量。隨著溫度的不斷增加，涂料固化的速度也會(huì)有所增加，在35 ℃下，涂料的固化時(shí)間只需要25 s，硬度可以達(dá)到72 HD。

2.3 ?溫度對(duì)于固化速度的影響

在無溶劑型聚氨酯自流平地坪涂料固化速度的分析上，需要在不一樣的溫度背景之下觀察其膠化的時(shí)間，才能夠觀察出溫度對(duì)于固化速度的影響，最終在﹣5 ℃和相對(duì)濕度40%的干燥環(huán)境之下，360 s之后涂料就可以進(jìn)行固化，當(dāng)涂料在冬季的低溫環(huán)境之下，仍然可以進(jìn)行膠化，這足以說明其有著一定的低溫固化性能。隨著溫度的不斷升高，涂料的固化時(shí)間也會(huì)有所降低，在31 ℃的溫度背景之下，涂料膠化的時(shí)間僅需要35 s，速度十分快。在分析之后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)涂料處在﹣5 ℃，相對(duì)濕度40%的環(huán)境背景下，涂料膠化的時(shí)間只需要360 s，在5 ℃相對(duì)濕度80%的環(huán)境背景下，涂料的膠化時(shí)間需要150 s，在24 ℃相對(duì)濕度50%的環(huán)境背景下，涂料的膠化時(shí)間只需要45 s，而在31 ℃相對(duì)濕度70%的環(huán)境背景下，涂料膠化時(shí)間只需要35 s。充分看出，隨著溫度的增加，涂料的膠化時(shí)間會(huì)有十分明顯的降低[1-2]。

2.4 ?-NCO/-OH物質(zhì)的量比對(duì)于漆膜性能的影響

-NCO/-OH物質(zhì)的量比不一樣，涂料的漆膜表面性能也不一樣，但是耐酸堿性卻沒有任何的異常，當(dāng)-NCO/-OH物質(zhì)的量比不一樣的時(shí)候，那么涂料的機(jī)械性能也就不一樣，其耐沖性也會(huì)隨著-NCO/-OH物質(zhì)的量比的增大而變差，當(dāng)物質(zhì)的量比減少的時(shí)候耐沖擊性反而會(huì)有所增加。如果物質(zhì)的量比較低，那么就意味著漆膜的拉伸度比較弱，很容易斷裂。當(dāng)物質(zhì)的量比較高的時(shí)候，那么就意味著涂料比較容易固化，密度也會(huì)隨之增加，硬度和剛度也會(huì)相應(yīng)提升，但是這個(gè)時(shí)候，漆膜會(huì)變得比較脆弱，所以要把漆膜的拉伸程度增加，只有這樣，才能夠減少斷裂情況。在實(shí)驗(yàn)分析之后發(fā)現(xiàn)，如果-NCO/-OH物質(zhì)的量比是0.8∶1.0，那么涂料的硬度是68 HD，拉伸強(qiáng)度是9.3 MPa，斷裂伸長率是70%，耐沖擊性大于50 kg·cm[3-4]。當(dāng)-NCO/-OH物質(zhì)的量比在1.05∶1.00的時(shí)候，涂料的硬度為70 HD，拉伸強(qiáng)度是10.0 MPa，斷裂伸長率是60%，耐沖擊性大于50 kg·cm。當(dāng)-NCO/-OH物質(zhì)的量比是1.1∶1.0的時(shí)候，涂料的硬度是74 HD，拉伸強(qiáng)度是10.7 MPa，斷裂伸長率為30%，耐沖擊性是40 kg·cm。當(dāng)-NCO/-OH物質(zhì)的量比是1.2∶1.0的時(shí)候，那么涂料的硬度是78 HD，拉伸強(qiáng)度為10.05 MPa，斷裂伸長率是15%，耐沖擊性是30 kg·cm。

2.5 ?顏填料對(duì)于助劑的影響

無溶劑型聚氨酯自流平地坪涂料的流動(dòng)性是由黏性來決定的，本文實(shí)驗(yàn)將顏填料和助劑的合理配置作為對(duì)象，將其黏度調(diào)整到1 000 MPa·s～1 500 MPa·s。比如，把分散性強(qiáng)、著色率比較高，同時(shí)耐酸性也比較強(qiáng)的檸檬黃等作為顏料，將性能和質(zhì)量比較好的硅微粉作為填料，把聚氨酯作為分散劑。在不同的情況下對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過這些方法所搭配出來的顏填料和助劑可以在一定程度上促進(jìn)涂料呈現(xiàn)更好的質(zhì)量，也能夠盡可能避免涂料出現(xiàn)鼓泡、浮色、發(fā)花等情況[5-6]。

3 ? ?結(jié)語

在耐酸堿無溶劑型雙組分聚氨酯自流平地坪涂料的研制上，需要加入脫水劑、催化劑、-NCO/-OH物質(zhì)的量比、顏填料等，同時(shí)，還需要注意溫度和濕度對(duì)于涂料固化的影響。無論是脫水劑、催化劑，還是-NCO/-OH物質(zhì)的量比和顏填料，對(duì)于涂料最終的表現(xiàn)效果都有著很大的影響。因此，為了保障聚氨酯自流平地坪涂料的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，為市場帶來更大的應(yīng)用價(jià)值，在研制時(shí)，必須認(rèn)真仔細(xì)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，避免一些不必要問題的產(chǎn)生。

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