返回顶部
返回首页
返回首页
欢迎访问  中国化工网   | 今天是   
中国化工网全新改版进行中! 我的订单 | 会员中心 | [ 登录 ] | [ 注册 ]
高固体分聚氨酯航空涂料的研制(下),通过对基体树脂、颜填料及其相应润湿分散助剂、溶剂、固化促进剂、流动控制助剂以及流平助剂等组成高固体分聚氨酯航空涂料的关键元素进行系统地研究,中国化工网,okmart.com
home 您现在的位置: 首页 >染料及颜料>技术中心 > 详细信息
高固体分聚氨酯航空涂料的研制(下),通过对基体树脂、颜填料及其相应润湿分散助剂、溶剂、固化促进剂、流动控制助剂以及流平助剂等组成高固体分聚氨酯航空涂料的关键元素进行系统地研究
2019年10月10日    阅读量:781    新闻来源:中国化工网 okmart.com  |  投稿

由于R-706 表面包覆了Al2O3,Al2O3 能在激发电子通过有缺陷的晶格时重新成为电子和空穴重结合的中心,从而减少到达表面的电子和空穴的数目,并为羟基或过羟基的重新结合提供活性, 能够提高树脂体系对紫外线的吸收活性。


此外,由于R-706 的TiO2 含量达到93%, 所以它比其他两种二氧化钛颜料的反射效果要高。因此R-706 对聚氨酯涂料耐www.dd977.com鑫辉煌候性的提升作用较其他两种二氧化钛颜料更为明显, 国外学者已通过QUV 实验进行了验证中国化工网okmart.com。同时,R-706 的吸油量最低,符合高固涂料低黏化的要求。因此,选择杜邦公司的R-706 作为二氧化钛颜料。


单纯依靠树脂、颜料、溶剂的相互作用难以得到一个黏度低且稳定的涂料分散体系, 必须借助于润湿分散助剂的帮助。润湿分散助剂是能够提高涂料分散性并保持稳定的界面活性物质, 能吸附在细小微粒的颜料表面,构成吸附层,产生电荷斥力和空气位阻效应,防止已分散的颜料粒子重新絮凝, 可保持体系处于稳定的悬浮状态。


润湿分散剂若使用得当,不但能防止颜料沉淀,使涂料具有良好的贮存稳定性,而且能改善流平性,防止颜料浮色发花,获得均一色彩的涂膜,提高颜料的着色力、遮盖力,增加涂膜的光泽,降低色浆的黏度,增加研磨色浆中颜料的含量,提高研磨效率。


因此, 首先在二氧化钛颜料中根据润湿分散助剂的降黏效果、润湿分散效率及使用润湿分散助剂后涂料的稳定性等来对分散助剂进行性能评估, 确定分散助剂的种类及用量。并以同样的方法为炭黑、有机黄、有机红、酞菁蓝、酞菁绿等筛选合适的润湿分散助剂,从而获得黏度低且稳定的涂料分散体系。


按表6 制备含有不同润湿分散助剂的二氧化钛色浆, 色浆的有效固体含量均为70%, 颜基比均为1.4。其制备步骤如下:(1)称取树脂,加入溶剂、分散助剂,搅拌混合均匀;(2)加入二氧化钛颜料,搅拌均匀;(3)往上述物料中加入1:1 等质量的锆珠, 放置于高速震荡机中,研磨分散并在不同时间考查细度,具体细度数据见表7。

高固体分聚氨酯航空涂料的研制(下),通过对基体树脂、颜填料及其相应润湿分散助剂、溶剂、固化促进剂、流动控制助剂以及流平助剂等组成高固体分聚氨酯航空涂料的关键元素进行系统地研究 中国化工网,okmart.com

白色色浆研磨配方

不同研磨时间的细度数据

由表7 可知, 润湿分散剂BYK-161 与BYK-110对二氧化钛颜料的润湿分散效率较BYK -163 与BYK-164 高。

继续考察润湿分散剂的降黏效果及对涂料稳定性的影响。对上述研磨120 min 后的色浆进行黏度与防沉效果测试,结果见表8。

色浆黏度及不同贮存期的状态

高固体分聚氨酯航空涂料的研制(下),通过对基体树脂、颜填料及其相应润湿分散助剂、溶剂、固化促进剂、流动控制助剂以及流平助剂等组成高固体分聚氨酯航空涂料的关键元素进行系统地研究 中国化工网,okmart.com

由表8 可知,4 种白浆的黏度均较低, 使用BYK-110 分散的色浆的黏度较其他3 种分散剂分散的色浆稍高,但其稳定性最佳。这是由于BYK-110 的主要成分为含酸性基团的共聚物, 该酸性共聚物会与二氧化钛颜料发生化学作用或物理吸附, 从而有效覆盖在颜料表面,防止颜料的絮凝,提高涂料的稳定性。

将按表6 色浆研磨配方制备的色浆分别与固化剂Tolonate R HDT-LV2 按照n (—NCO)/n (—OH)=1.15进行混合,并加入等量稀释剂,活化15 min 后在经打磨处理的马口铁板上进行喷涂,干膜厚度控制在20~30 μm,干燥7 d 后进行60 °初始光泽的测试,测试数据见表9。

不同贮存期色浆所制备漆膜的光泽变化

高固体分聚氨酯航空涂料的研制(下),通过对基体树脂、颜填料及其相应润湿分散助剂、溶剂、固化促进剂、流动控制助剂以及流平助剂等组成高固体分聚氨酯航空涂料的关键元素进行系统地研究 中国化工网,okmart.com

由表9 可知, 使用BYK-161 分散的涂料光泽最高, 使用BYK—110 分散的涂料光泽最低, 但均高于90,满足高固体分高光涂料对光泽的要求。然后将上述4 种色浆分别放置10 d、30 d、60 d、120 d 后,取样进行涂料状态与60 °角光泽测试。由表9 可知,采用润湿分散助剂BYK-161、BYK-163、BYK-164 进行分散的色浆存放一段时后均不同程度出现光泽的下降。由表8、表9 数据对比可知,润湿分散助剂BYK-110 能够防止颜填料沉降与絮凝,使涂料具有良好的贮存稳定性。因此,针对二氧化钛颜料可选用BYK-110 作为润湿分散助剂,其推荐用量为二氧化钛颜料质量的2%~4%。

3.2 其他颜填料及相应分散助剂的选择

按照上述二氧化钛颜料及其分散助剂的筛选方法,分别对炭黑、有机黄、有机红、酞菁蓝、酞菁绿、二氧化硅类消光剂等常用颜填料及其润湿分散助剂进行了筛选,以获得黏度低且稳定的涂料分散体系。由于无机颜填料和有机颜填料的分散有所不同, 各自分散剂的专用性极强,需根据颜填料的特性进行筛选。通过一系列实验评估, 分别选择了合适的颜填料及其对应的润湿分散助剂,具体数据见表10。

高固体分聚氨酯航空涂料用颜填料及相应润湿分散助剂

高固体分聚氨酯航空涂料的研制(下),通过对基体树脂、颜填料及其相应润湿分散助剂、溶剂、固化促进剂、流动控制助剂以及流平助剂等组成高固体分聚氨酯航空涂料的关键元素进行系统地研究 中国化工网,okmart.com


4 溶剂的选择

虽然溶剂在高固体分航空涂料中所占的比例很小,但溶剂的选择对涂料的施工性、贮存稳定性、涂膜的性能以及干燥性能均有较大的影响。高固体分聚氨酯航空涂料选择溶剂体系要考虑的主要因素有:(1)溶剂对低聚物的相互作用(溶解力);(2)溶剂的黏度;(3)溶剂的密度;(4)溶剂的挥发性;(5)溶剂的毒性;(6)溶剂的表面张力。

由于高固体分聚氨酯航空涂料中含有大量含极性基团的低聚物(高固体分聚酯多元醇树脂),而氢键接受体溶剂具有较强的消除该类低聚物相互作用的能力, 因此选用仅为氢键接受体而非氢键给予体的酮类溶剂来降低树脂溶液黏度将最为有效[7]。


航空涂料常用的酮类溶剂包括:甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮、甲基正戊基酮,具体基本参数见表11。从表11 可知,环己酮自身的黏度及密度过大, 不利于降低体系的VOC;甲乙酮自身的沸点过低, 挥发速度过快将影响涂料的流平性。根据实际施工的需要,可采用甲基正戊基酮与甲基异丁基酮组成的混合溶剂,其大致配比为3∶1(质量比)。该混合溶剂具有溶解力强、表面张力低、挥发速率低且稳定、重量体积比低、毒性小等特点,对高固分航空涂料而言是最佳选择。

高固体分聚氨酯航空涂料的研制(下),通过对基体树脂、颜填料及其相应润湿分散助剂、溶剂、固化促进剂、流动控制助剂以及流平助剂等组成高固体分聚氨酯航空涂料的关键元素进行系统地研究 中国化工网,okmart.com

几种酮类溶剂的基本参数


5 固化促进剂的选择

目前,常规聚氨酯航空涂料常采用有机锡类固化促进剂来促进漆膜的固化。但是,有机锡类固化促进剂在高固体分聚氨酯航空涂料中应用存在一定的局限性:(1)有机锡固化促进剂毒性较大,不符合高固体分涂料绿色环保的设计理念;(2)由于高固体分聚氨酯航空涂料中使用的多元醇树脂的官能团活性较大,同时,由于多元醇树脂的相对分子质量较低,要达到航空材料规范要求的干燥性能(表干)必须通过增加固化促进剂用量方法来加速漆膜的交联固化,采用有机锡类固化促进剂很难同时获得满足指标要求的干燥性能与适用期限。因此,必须采用目前国外较为流行的潜伏型催化固化技术来调节干燥性能与适用期限之间的平衡,使两者均能满足相关涂料标准及用户实际施工的要求。


该潜伏型催化固化技术以非锡金属化合物(简称:MAA)作为固化促进剂,以具有挥发特性的特殊化合物(简称:AA)作为抑制剂。其作用机理是:当涂料配漆完成后,AA 存在于涂料中, 能够阻碍具有高催化活性中间产物的生成,因而降低了体系的固化反应速率,延长了体系的适用期限; 当涂层在干燥的过程中,AA 随溶剂开始挥发, 高催化活性中间产物的生成过程将不受AA 的抑制,体系的固化反应速率大幅提升,从而涂层获得良好的干燥性能[8]。潜伏型催化固化技术的机理如图2 所示。

高固体分聚氨酯航空涂料的研制(下),通过对基体树脂、颜填料及其相应润湿分散助剂、溶剂、固化促进剂、流动控制助剂以及流平助剂等组成高固体分聚氨酯航空涂料的关键元素进行系统地研究 中国化工网,okmart.com

潜伏型催化固化技术的机理


6 助剂的选择

高固体分聚氨酯航空涂料虽然具有施工效率高与VOC 排放低的优势,但施工时易产生流挂、缩孔、边缘覆盖性差等问题[9]。因此,需要添加合适的助剂来改善其施工性能。

6.1 流动控制助剂的选择

高固体分聚氨酯航空涂料由于溶剂含量低, 在喷涂剪切力消失后涂料的黏度不能因溶剂的大量挥发而迅速增加, 同时涂料施工固体含量高、单道成膜厚度高,故较常规聚氨酯航空涂料更易产生流挂问题。为解决流挂问题,除合理搭配溶剂控制其挥发速率外,常采用添加流动控制助剂的方法来改善涂料的流变性能。高固体分聚氨酯航空涂料所用流动控制助剂必须能够在提高临界流挂膜厚的同时, 尽可能减少对涂料体系表观黏度、施工固体分以及VOC 的影响。

为了考察流动控制剂对高固体分聚氨酯航空涂料抗流挂性能的影响, 在自制的CTA-3721 白色高固体分聚氨酯磁漆中分别加入3 种不同类型流动控制剂制成磁漆样品(各流动控制剂用量如表12 备注所示)。将3 种磁漆分别与德国拜耳公司的Desmodur RN3600 固化剂按n (—OH):n (—NCO)=1∶(1~1.5)混合后,加入混合溶剂(甲基正戊基酮:环己酮= 3∶1)兑稀至相同的施工固体含量。分别对上述3 种磁漆的施工黏度、施工VOC 以及涂装临界流挂膜厚进行测试,测试结果如表12 所示。

新型流动控制助剂与常规流动控制剂的性能对比,高固体分聚氨酯航空涂料用流平助剂

高固体分聚氨酯航空涂料的研制(下),通过对基体树脂、颜填料及其相应润湿分散助剂、溶剂、固化促进剂、流动控制助剂以及流平助剂等组成高固体分聚氨酯航空涂料的关键元素进行系统地研究 中国化工网,okmart.com

从表12 可以发现:添加流动控制助剂的样品与未添加流动控制助剂的样品相比,临界流挂膜厚从35 μm提高到65 μm,流动控制剂体现了优异的抗流挂性能;在获得接近的临界流挂膜厚前提下,MPA-2000X 对涂料体系表观黏度的影响最为轻微, 使用该流动控制剂的涂料体系具有最高的施工固体分与最低的施工VOC,符合高固体分聚氨酯航空涂料的要求。

6.2 流平助剂的选择

高固体分聚氨酯航空涂料中的低聚物具有较高的官能团含量,同时采用较高极性和高表面张力的溶剂以获得低黏度,所以高固涂料的表面张力比常规溶剂型涂料高,高固涂料对基材的润湿性也较常规溶剂型涂料差,更易产生缩孔、边缘覆盖性差等缺陷。解决上述问题的方法是在配方设计时添加调整表面张力的润湿流平剂,使高固体分涂料的表面张力接近于同类型常规涂料的表面张力。通过对流平助剂与涂料的相容性、降低涂料表面张力的能力、喷涂外观以及涂料的可复涂性等进行测试,最终筛选出以下可用于高固体分聚氨酯航空涂料的流平助剂,见表13。流平助剂可单一使用也可根据实际情况进行复配使用。

 

7 结语

通过对高固体分聚氨酯航空涂料各关键组成元素进行系统地研究, 在保证涂料高施工效率与低VOC 排放的基础上,重点解决了涂料在应用过程中存在的干燥时间较长,适用期限较短,颜填料易絮凝,施工时易产生缩孔、流挂、橘皮等问题。希望本研究能够对国内航空涂料研发人员起到一定的借鉴作用,使国产高固体分聚氨酯航空涂料的技术水平能够尽快达到或超过进口同类产品的技术水平,以满足我国航空工业的需求。


标签:行业资讯原料动态产品资讯化工商道化工应用市场评论技术中心精细化学品化工原料化学试剂染料及颜料涂料与油漆催化剂及助剂
免责声明: 本文仅代表作者本人观点,与中国化工网无关。本网对文中陈述、观点判断保持中立,不对所包含内容的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。请读者仅作参考,并请自行承担全部责任。本网转载自其它媒体的信息,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在一周内进行,以便我们及时处理。客服邮箱:service@cnso360.com | 客服QQ:23341571
相关文章HOT
今日头条Show更多
    热点排行Hot
      中国化工网手机站MOBILE
      扫描二维码,获取手机版最新资讯 公众号:中国化工网 您还可以直接微信扫描打开
      全站地图

      深圳网络警察报警平台 深圳网络警
      察报警平台

      公共信息安全网络监察 公共信息安
      全网络监察

      经营性网站备案信息 经营性网站
      备案信息

      中国互联网举报中心 中国互联网
      举报中心

      中国文明网传播文明 中国文明网
      传播文明

      深圳市市场监督管理局企业主体身份公示 工商网监
      电子标识