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水性聚氨酯树脂自己也能消光?
颜钛云商  2017-07-14

水性聚氨酯(WPU)以水为分散介质,具有无毒、不易燃及有机挥发物(VOC)低、绿色环保等优点,符合人们对人身健康和环保的要求,广泛应用于涂料、胶粘剂、橡胶和泡沫塑料等领域。


常见的WPU消光树脂的制备都是在WPU分散体中加入消光剂或消光粉,以此来达到消光的目的。常见的消光剂是二氧化硅。但是加入消光剂后,因消光剂会发生沉淀,使体系的稳定性下降。因此,不添加消光剂的WPU自消光树脂的制备,近年来越来越受到人们的广泛重视。


涂料光泽度不同,用途和范围也不同:


  • 高光泽涂料因表面色泽明亮,适用于户外建筑物的表面装饰;


  • 色泽柔和的哑光涂料通常会给人以优雅、舒适和恬静的感受,广泛运用在室内的仪器仪表、家具等表面涂饰;


  • 合成革表面的涂饰剂,大量运用低光泽的表面处理剂。


水性涂料通常由分散体、水、助剂和颜填料等组成,属于混合物体系,各组分的参数、涂装工艺、涂膜的形成过程和施工环境的差异都会影响涂膜的光泽。


物体表面的粗糙度直接影响涂膜的光泽度。当光线投射到物体表面,一部分光线会被物体吸收,另一部分会发生反射、散射或折射。其中,反射光量越大,则光泽度越高。物体表面越光滑,被反射的光线越多,光泽度越高;反之,物体表面越粗糙,物体的光泽度下降。


此外,涂膜的形成过程对涂膜的表面粗糙程度产生了决定性的影响。WPU涂料涂刷在物体表面上以后,涂膜在失水干燥的过程中会变薄并收缩,一些悬浮的重粒子就会在表面重新排列,造成涂膜表面的不平整。


自消光树脂就是不添加任何消光剂、消光粉,树脂自身就能产生低光泽的效果。华南理工大学材料科学与工程学院的师生们研制出了一种不添加消光剂,只在制备时产生一种类似微球结构的规整的聚氨酯粒子,以此来制备出较粗糙的聚氨酯胶膜,产生预期的消光效果。


研究人员以环氧树脂(EP)作为交联改性剂,充分利用EP的羟基和环氧基参与反应,合成了EP交联改性的WPU自消光树脂。


EP具有高模量、高强度、粘附力强、成型收缩率低和化学稳定性好等优点,用改性后的WPU消光树脂涂膜的机械性能、耐热性、耐水性和耐溶剂等性能明显提高。


对WPU树脂改性前后的性能进行测试分析,改性后的WPU胶膜,随着EP含量的增加,吸水率下降,水接触角增大,耐水性提高;未交联改性的WPU久置后有沉淀(可再分散),而EP改性后的WPU加入去离子水乳化后,可形成规整微球型稳定乳液,但当EP含量过高,稳定性变差;5.0%EP含量最合适,改性后的WPU消光树脂的消光性能和乳液稳定性好。


另据上月公开的一则专利信息显示,广州一家公司发明了一种超低光泽度自消光水性聚氨酯树脂及其制备方法和应用。该超低光泽度自消光水性聚氨酯树脂,通过如下组分制备得到:


        

涂层表面电镜图


(A)由如下组分形成的预聚物:


S1、至少一种脂肪族二异氰酸酯,所述的脂肪族二异氰酸酯的用量按NCO基团和羟基总量的摩尔比为1.2~2.4计算,其中,所述的羟基总量为低聚物多元醇、三元醇化合物和羧酸型亲水扩链剂中的羟基之和;


S2、至少一种低聚物多元醇;


S3、至少一种三元醇化合物,所述的三元醇化合物的用量为所述预聚物质量的0.5~3%;


S4、至少一种羧酸型亲水扩链剂,所述的羧酸型亲水扩链剂的用量为所述预聚物质量的2~5%;


S5、至少一种催化剂,所述的催化剂的用量为所述预聚物质量的0.02~0.2%;


(B)由如下组分中和预聚物:


S6、至少一种中和剂,所述的中和剂与羧酸型亲水扩链剂的摩尔比为0.6~1.3:1;


(C)由如下组分对中和后的预聚物进行扩链:


S7、至少一种胺类磺酸盐亲水扩链剂,所述的胺类磺酸盐亲水扩链剂的用量为所述预聚物质量的0.2~2%;


S8、至少一种小分子扩链剂,所述的小分子扩链剂的用量按小分子扩链剂与理论剩余NCO基团的摩尔比为0.25~0.6计算。


该超低光泽度自消光水性聚氨酯树脂的固含量为20~40%,平均粒径为600~4000nm,无需添加消光剂,制备工艺简单,使用方便,表面低光泽,且涂层均匀,稳定性好。

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