水性聚氨酯固化劑的選擇與膜性能的關(guān)系

雙組分水性聚氨酯涂料用固化劑大多是低黏度多異氰酸酯，異氰酸酯單體的選擇對雙組分聚氨酯涂膜性能的影響較大。異氰酸酯可分為脂肪族和芳香族，脂肪族異氰酸酯較芳香族耐黃變性好、涂膜外觀好，干燥速率和活化期具有良好的平衡等。選用HDI作為固化劑制備的涂膜易流平，外觀好，具有較好的柔韌性和耐刮性等，而IPDI制備的涂膜干燥速率快、硬度高，具有較好的耐化學品性和耐磨性。異氰酸酯的二聚體和三聚體也是聚氨酯涂料常用的固化劑。為了提高固化劑的水分散性，對異氰酸酯有多種改性：非離子親水改性，陰離子改性，陽離子改性和多重改性等。

非離子改性一般是通過引入聚乙二醇單醚，如聚乙二醇單甲醚、聚乙二醇單丁醚等，或聚（乙二醇-丙二醇）共聚物單醚中的亞乙氧基單元來提高親水性，也有人用聚乙烯吡咯烷酮來改性異氰酸酯。但是由于分離子親水單體的引入，涂膜的交聯(lián)度低，涂膜耐水性會有一定程度的下降。用親水的單羥基聚醚與環(huán)狀的HDI三聚體反應(yīng)，使多異氰酸酯三聚體水性化，再對多異氰酸酯組分進行改性，使其親水基團含量降低，-NCO官能團數(shù)目增加，與固化劑交聯(lián)成膜后，涂膜性能基本達到了溶劑型雙組分的水平。同樣，利用DMPA或者N-羥乙基甲基嗎啉與異氰酸酯反應(yīng)后再用相關(guān)中和劑中和即可得到陰離子或者陽離子改性的異氰酸酯固化劑。離子改性固化劑比聚乙二醇類親水改性固化劑獲得的涂膜具有較好的耐水性。

固化劑的用量是涂膜的性能至關(guān)重要的一個因素。通常固化劑的用量是由A組分的羥基含量和所需涂料的性能要求決定的。固化劑少，反應(yīng)程度低，導(dǎo)致涂膜交聯(lián)度低，涂膜硬度下降，耐水、耐溶劑、耐熱等性能均會下降；若固化劑過多，固化劑與水反應(yīng)生成脲基甲酸酯，增加了涂膜的交聯(lián)密度，提高了涂膜的強度，但是沖擊性能下降。所以固化劑存在最佳用量。

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