聚氨酯漆影響施工及涂膜性能的因素有哪些？
聚氨酯漆即聚氨基甲酸酯漆又稱聚氨酯面漆、Polyurethane paint、丙烯酸聚氨酯漆。XDY-J聚氨酯漆是指在其涂膜中含有相稱數(shù)目的氨酯鍵的涂料。XDY-J聚氨酯漆由聚氨酯樹脂，防腐顏料，助劑，聚氨酯稀釋劑和聚氨酯固化劑組成的防腐涂料，使用時應(yīng)用XDY-103聚氨酯漆稀釋劑稀釋。聚氨酯漆漆膜強韌，光澤豐滿，附著力強，耐水耐磨、耐腐蝕性。XDY聚氨酯漆已廣泛應(yīng)用于機械設(shè)備、管道、鋼結(jié)構(gòu)的涂覆和原有基材的維修保養(yǎng),適合多種環(huán)境,包括海上設(shè)施、化工和煉油廠、橋梁、鋼廠、發(fā)電廠等。聚氨酯漆和聚酯漆一樣，它同樣存在著變黃的問題。聚氨酯漆的面漆品種稱為聚氨酯面漆。
聚氨酯漆的配方及施工對于發(fā)揮防腐油漆的功能是非常重要的。防腐油漆的失效主要是由于油漆配方設(shè)計不當(dāng)、基材表面處理。施工或具體操作的不當(dāng)引起的。
1、NCO/OH比值的影響
在聚氨酯防腐涂料配方中，需要考慮多方面的因素。配方的組分變化將帶來性能方面的改變。雙組分聚氨酯防腐涂料的計量比應(yīng)考慮到高濕環(huán)境中—NCO與水的反應(yīng)影響，還有可能來自溶劑、顏料、基材上的水分吸附。此外，異氰酸酯的品種也會對涂膜性能產(chǎn)生較大影響，芳香族異氰酸酯涂膜在戶外使用耐久性差，嚴重泛黃，但其價格較低。不同的異氰酸酯固化劑的反應(yīng)性也是有差別的，在配方中必須考慮到使用不同種類和用量的催化劑。
多異氰酸酯組分具有高反應(yīng)性，而且它通常是配方中價格最昂貴的部分，故聚氨酯防腐涂料多數(shù)在重要的應(yīng)用場合下使用，為此聚氨酯防腐涂料的配方較其他類型油漆要求更加精確，準(zhǔn)確計量是非常關(guān)鍵的，以確保—NCO與—OH完全反應(yīng)。配方一般設(shè)計成—NCO過量以保證反應(yīng)徹底，設(shè)計配方時，需要在性能和價格方面進行平衡。雙組分油漆的一個重要參數(shù)是NCO/OH的值。在室溫固化體系中，NCO/OH為1.1:1或以上的比例能給予涂膜較好的性能。
若NCO/OH小于1，則有一部分低相對分子質(zhì)量的多元醇組分會留在涂膜中未反應(yīng)，生成較軟的膜層，涂層的耐化學(xué)性較差，涂膜彈性增加，由于遺留下極性的羥基，使涂膜的交聯(lián)密度降低，但是由于極性基團的存在，可能增加油漆在某些基材上的附著力，因此如果這種油漆上面再涂覆雙組分聚氨酯防腐涂料的話，殘留的—OH將會與上層油漆的—NCO反應(yīng)，有益于增加油漆層間附著力。但是多余的多元醇將會大大降低涂膜的耐化學(xué)性和耐久性，因此NCO/OH小于1的配方僅用于底漆或膜下的涂層。
若NCO/OH大于1，則來自溶劑、顏料與空氣中的水分和多異氰酸酯反應(yīng)生成的胺，與異氰酸酯繼續(xù)反應(yīng)生成脲鍵，反應(yīng)很快。由于每個水分子會造成兩個—OH未反應(yīng)，因此使用過量的—NCO，可以使殘留未反應(yīng)的—OH量降至最低，相應(yīng)的改善了涂膜的耐溶劑性。且生成的涂層比僅僅只有—NCO與—OH反應(yīng)有較高的玻璃化溫度Tg值，涂膜的物理力學(xué)性能也可能提高。由于脲鍵的形成，涂層的耐化學(xué)性和耐久性得到保證。—NCO組分過量會使油漆VOC較低。
2、溶劑的影響
聚氨酯防腐涂料(雙組分或潮氣固化型)對溶劑體系非常敏感。異氰酸酯很容易與胺、羥基與其他活性氫化合物反應(yīng)，溶劑應(yīng)嚴禁含有上述基團，避免采用醇溶劑(特別是伯醇，其活性氫的反應(yīng)活性要強于仲醇和叔醇)和二元醚醇溶劑。聚氨酯在非極性溶劑中的反應(yīng)速度要快于非極性溶劑，因此制造聚氨酯防腐涂料可以通過利用非極性溶劑提高反應(yīng)速度，而在最終產(chǎn)品里極性溶劑的使用可以使施工期限延長。
3、顏料和其他油漆組分的影響
某些顏料不能在聚氨酯防腐涂料中使用，其原因可能是它們對聚氨酯反應(yīng)有催化的功能。例如，氧化鋅顏料將某種程度縮短油漆的施工期限。有些有機原料或顏料也可能作為催化劑或反應(yīng)物阻礙反應(yīng)。有些顏料特別是表面處理過的顏料可能會和金屬催化劑作用。
在聚氨酯防腐涂料的制備中，pH值的影響也不能忽視，大多數(shù)情況下，高堿性顏料將促進反應(yīng)，而一些酸性物質(zhì)將阻礙反應(yīng)。片狀顏料特別是酸性顏料將嚴重阻礙聚氨酯防腐涂料的固化反應(yīng)，在這種油漆體系中，催化劑的用量是平常用量的2~3倍，催化劑大量殘余在固化后的涂膜中將降低涂膜的戶外耐久性。聚氨酯合成原料中的雜質(zhì)也能夠促進氨基甲酸酯反應(yīng)(如鈷、錫和鐵化合物)或阻礙反應(yīng)(如銅化合物)。有的顏料可能會引起失光，如非金屬氮類顏料甲苯胺紅，因為這種顏料很容易在聚氨酯防腐涂料的溶劑中發(fā)生部分溶解；磷酸鋅類防銹顏料也會明顯地縮短施工期限，混合時黏度提高(特別是較長的儲存期過后)，還有一些物質(zhì)可能會從涂膜中脫離出來，嚴重影響涂膜的耐久性。總之，影響聚氨酯漆施工及涂膜性能的因素是多方面的，在配方設(shè)計時應(yīng)重點予以考慮。
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