雙組分水性聚氨酯防腐涂料各組分的選擇

單組份水性聚氨酯涂料相對(duì)雙組份涂料來(lái)說(shuō)最大的優(yōu)點(diǎn)是施工簡(jiǎn)單，但是由于其聚氨酯分子鏈一般是線型的，屬于熱塑性聚合物，且?guī)в幸欢〝?shù)量的親水基團(tuán)，故耐化學(xué)試劑性、涂膜硬度、耐熱性、耐水等均較差。一般情況下選擇合成過(guò)程中添加官能度大于2的單體進(jìn)行內(nèi)交聯(lián)改性，不過(guò)這樣做使得預(yù)聚體粘度較大，乳化困難或者乳液儲(chǔ)存不穩(wěn)定，所以就目前來(lái)說(shuō)其改性也是有限作用的。

現(xiàn)在，最常用的水性聚氨酯防腐涂料還是雙組份的，它由含羥基的水性多元醇樹(shù)脂（A組分），含多異氰酸酯的固化劑（B組分）組成。水性聚氨酯防腐涂料的性能決定于多元醇樹(shù)脂、固化劑以及填料助劑種類。

1、多元醇A組分的選擇

水分散多元醇組分有聚酯、聚醚、聚氨酯、聚丙烯酸酯等醇類。含羥基聚丙烯酸酯乳液具有較高的相對(duì)分子質(zhì)量，本身可以成膜，在室溫下表干比較快。但是高含量親水單體在水中容易聚集導(dǎo)致丙烯酸酯乳液難以獲得高羥基含量，而且乳液型丙烯酸酯多元醇粒徑偏大，較難乳化多異氰酸酯固化劑。使得制備的涂料難以獲得好的外觀和性能，乳液穩(wěn)定性也不佳。通常，雙組份水性聚氨酯涂料中使用的多元醇為粒徑更小的水分散體型。聚丙烯酸酯多元醇分散體具有更好的流變性，對(duì)固化劑分散好，涂膜光澤度高。

另外常用的一種水分散多元醇是羥基封端的水性聚氨酯。用于聚氨酯合成的多元醇如聚酯多元醇、聚醚多元醇等種類比較多，一般聚酯多元醇合成的聚氨酯涂料硬度比聚醚型的高，但耐水和耐溶劑性能不如聚醚多元醇的。常用的聚碳酸酯多元醇和聚四氫呋喃多元醇的綜合性能比較優(yōu)異。

一般情況下，隨著多元醇分散體中羥基含量的增加，漆膜性能得到不斷完善。羥基含量增高，漆膜與固化劑 的交聯(lián)度越高，必然會(huì)使漆膜性能更好。

多元醇中的中和度也對(duì)漆膜性能有影響，因?yàn)橹泻投炔煌稚Ⅲw的粒徑會(huì)不一樣，而更小的粒徑有利于羥基和異氰酸酯根的反應(yīng)，增大交聯(lián)密度，提高漆膜性能。但是中和度過(guò)高分散體粘度會(huì)增大，且會(huì)加快副反應(yīng)的進(jìn)行而使涂膜性能下降。

作為雙組份水性聚氨酯涂料，羥基組分的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）對(duì)漆膜性能也有影響。當(dāng)Tg低于或者接近室溫時(shí)，聚合物鏈相對(duì)比較柔順，分散體粘度比較小，有利于固化劑進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)。隨著羥基組分Tg的提高，同等外界條件下分散體粘度增大，分散體的自由體積容易被凍結(jié)，原來(lái)的遠(yuǎn)程協(xié)同分子作用逐漸被分子的振動(dòng)和短程旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所替代，整體表現(xiàn)為鏈段運(yùn)動(dòng)受阻，降低了交聯(lián)反應(yīng)程度。

2、固化劑B組分的選擇

雙組份水性聚氨酯涂料用固化劑大多是低粘度多異氰酸酯，常用脂肪族和芳香族兩類，脂肪族多異氰酸酯耐黃變性好、涂膜外觀好，干燥速度和活化期具有良好的平衡。例如選擇HDI為固化劑制備的漆膜容易流平，外觀好，漆膜柔韌耐刮；選用IPDI制備的漆膜干燥速率快、硬度相對(duì)HDI高，具有較好的耐化學(xué)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。

在水性體系中為了提高固化劑的水分散性，對(duì)異氰酸酯要進(jìn)行必要改性：如非離子親水改性，陰離子親水和陽(yáng)離子親水改性。非離子改性多異氰酸酯是通過(guò)引入聚乙二醇單醚來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于引入親水性單體，涂膜耐水性下降，交聯(lián)密度也會(huì)降低。利用DMPA等與異氰酸酯或其多聚體反應(yīng)，再用相關(guān)中和劑中和即可得到離子改性的多異氰酸酯固化劑。粒子改性的固化劑比聚乙二醇類改性固化劑獲得的涂膜具有更好的耐水性和更高的交聯(lián)密度。

固化劑的用量在成膜中也是很重要的因素。通常由A組分中羥基含量來(lái)決定。一般固化劑用的少，涂膜交聯(lián)密度低，涂膜硬度下降且各種耐操性均會(huì)下降；但用多了固化劑與水反應(yīng)（主要副反應(yīng)）生成的脲基較多，在提高涂膜硬度的同時(shí)涂膜耐沖擊性能勢(shì)必下降，所以固化劑存在一個(gè)平衡的最佳用量。

3、顏填料體系的選擇

顏填料是水性聚氨酯防腐涂料中重要的成分，可以根據(jù)應(yīng)用要求恰當(dāng)?shù)倪M(jìn)行選擇。對(duì)于酸堿介質(zhì)的環(huán)境場(chǎng)合，可采用氧化鐵紅和沉淀硫酸鋇等惰性顏填料；對(duì)于有耐光和耐熱要求較的情況，可采用絹云母和云母氧化鐵；若對(duì)耐化學(xué)藥品性要求高，則可選用云母和滑石粉類的填料；另外云母和石墨都是片層結(jié)構(gòu)，若在漆膜中能平行重疊排列，則很好的起到屏蔽覆蓋作用，可有效隔絕環(huán)境中的水、氧、離子，提高涂料的防腐效果；三聚磷酸鋁和改性磷酸鋅為主題的防銹顏料，其特點(diǎn)在于它們能在金屬表面形成附著牢固的絡(luò)合物，同時(shí)與漆膜中的羥基和羧基絡(luò)合，使顏料-漆膜-底材之間形成化學(xué)鍵合，提高漆膜附著力和抗?jié)B性。

4、助劑選擇

此處主要說(shuō)一下防閃銹助劑。水性涂料涂覆在金屬基材表面上時(shí)容易造成涂層表面有閃銹，特別是在用于噴砂處理和含碳量較高的金屬表面時(shí)必須加入防閃銹助劑。目前較常用的有：亞硝酸鈉、苯甲酸鈉，她們的加入雖然可以解決閃銹的問(wèn)題，但水溶性強(qiáng)，殘留在漆膜中極大的影響漆膜的耐水性，同時(shí)亞硝酸鈉對(duì)NCO基團(tuán)具有催化作用，加速固化劑與水的反應(yīng)，縮短涂料體系的活化期等缺點(diǎn)。因此需要選用更合適類型的防閃銹劑：有機(jī)鋅絡(luò)合物、烷基磷酸鹽。