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水性樹脂之變革:我國涂料行業水性涂料技術升級

2019-04-11

  對水性涂料、高固體分涂料粉末涂料、UV固化涂料的研發力度不斷加大。同時,注重提高涂料性能,拓展應用領域方面,在海洋涂料、車用涂料、特種涂料、塑料涂料、建筑與地坪涂料等多個領域取得了明顯的進步。

  2015年財政部及國家稅務局對涂料征收消費稅,這對水性涂料是個機遇,行業對水性樹脂、水性助劑以及水性助劑的研發力度明顯加大,新技術不斷涌現,應用領域不斷拓展。

  碳納米管具有很高的彈性模量、較大的長徑比、優異的電學性能和耐高溫性。用碳納米管改性水性聚氨酯,能有效改善水性聚氨酯涂膜的電學和力學性能。安徽大學解芝茜等以十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)修飾多壁碳納米管(MWNTs)得到MWNTs- SDBS,采用溶液共混發,制備出水性聚氨酯/ SDBS修飾多壁碳納米管復合材料。研究表明:碳納米管在水性聚氨酯中分散均勻,明顯提高了水性聚氨酯的力學性和導電性能,同時降低了聚氨酯軟階段的結晶性能。

  中國林科院吳國民等利用纖維素納米結晶須(CNW)的水可分散性,分別將CNW水懸浮液分散在水性環氧樹脂基多元醇和水性萜烯基環氧樹脂分散體中,研究表明:復合體系黏度隨著CNW添加量的增加而增加,粒徑峰面積的變化與CNW的加入量成正比,CNW能均勻無序地分布在水性樹脂體系中,隨著CNW添加量的增加,復合涂膜的拉伸強度和拉伸模量顯著提高,斷裂伸長率下降,添加CNW可以提高復合涂膜表面的疏水性。

  溶劑型聚氨酯相比,水性聚氨酯由于分子鏈中親水集團的存在,導致其耐水性、耐候性、耐溶劑性、初粘力不足。為此,重慶中科力泰周靜等利用乙二胺其乙磺酸鈉在三(二甲胺基甲基)苯酚(AAS)的催化下與環氧樹脂E44中的環氧基反應,合成了環氧改性的新型胺類親水性擴鏈劑,探索了不同反應時間的影響。確定了AAS使E44完全開環的條件。以聚己二酸丁干杯經二醇、聚氧化丙烯二醇、六亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、丁二醇、AAS-E44、異佛爾酮二胺為原料制備了環氧改性水性聚氨酯乳液,與未改性乳液相比,乳液的耐水性、膠膜的耐熱性和耐水性均有明顯的提高。

  為有效改善水性聚氨酯的性能,研究者們以共混或者化學鍵合的方式向聚氨酯基體添加無機納米粒子和水性聚氨酯基抽的優異性能相結合,從而提高水性聚氨酯的熱穩定性和機械性能。安徽大學張玉等采用改進的Hummers方法投籃氧化石墨烯,再用乙二胺化學還原改性,得到氨基改性的還原氧化石墨烯(ARGO),最后利用原位乳化法ARGO/水性聚氨酯復合物,實驗表明ARGO的加入使復合材料的熱穩定性、拉伸強度及導電性有了明顯的提高。

  對水性分散型異氰酸酯固化劑的研究一直是研究者的研究重點,國內的研究大多數集中在利用非離子改性上,但由于聚乙二醇單甲醚改性異氰酸酯容易造成體系結晶。為此華南理工大學汪磊等采用聚醛樹脂/聚乙二醇單醚混合改性HDI三聚體制備可水分散型多異氰酸酯固化劑。研究了聚醛樹脂羥值及加量、對水分散型多異氰酸酯固化劑NCO含量、粘度、水分散性以及與羥基樹脂配漆后涂膜性能的影響,結果表明:聚醛樹脂成功引入到固化劑分子上,明顯提升了雙組分水性聚氨酯的熱穩定性。

  將水性聚氨酯與UV技術相結合的水性UV聚氨酯兼具兩者的優點,常規的UV固化水性聚氨酯通過單羥基丙烯酸酯對其封端,該方法不能兼顧高相對分子質量和高雙鍵含量。為此,中國科大孫偉等以一種自制的長測鏈含雙鍵二元醇作為擴鏈劑,制備了親水的聚氨酯預聚體,再加入含雙鍵的多官能度丙烯酸酯類單體,得到核殼型聚氨酯/丙烯酸乳液,由其配制的水性UV清漆光澤高,并具有優異的機械性能及耐化學品性,在水性木器涂料、汽車罩光清漆等領域有廣闊的應用前景。

  水性環氧酯涂料同時具備了環氧體系與干性油的優良特性,特別適用于汽車零部件水性涂料。然而其在應用中存在如漆膜干燥速度慢、耐候性差、耐堿性不足等問題。為此,常州涂料院許飛等首先研制了一種乙烯基改性水性環氧酯乳液,將其與特定的丙烯酸乳液作為成膜物質,添加顏料漿和助劑,制備得到水性工業涂料。表征了水性環氧樹脂的結合,分析了固化機理,優化了涂料配方在此基礎上,對所制備水性涂料產品在施工中的工藝參數進行了探討。制備的水性涂料外觀良好,對底材附著力好,硬度高,且耐水性和耐鹽霧性良好,已代替傳統溶劑型涂料成功用于汽車零件部、電機外殼等工業涂裝領域。

  南京林業大學楊亞萍等以環氧樹脂與丙烯酸酯為基本共聚單體,制備了一種無烷基酚聚氧乙烯醚(APEO)的磷環氧丙烯酸酯相容性差、接枝難的問題,首先以甲基丙烯酸與環氧樹脂發生開環酯化反應合成可聚合的甲基丙烯酸環氧單酯。為使水性涂料具有出色的防銹功能,重點研究了無APEO的水性乳化體系,并引入磷酸酯乳化劑及單體。制得的乳液細膩、均勻,涂膜完整。

  江南大學張國標等以甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝苯乙烯磺酸鈉與丙烯酸共聚物合成制備光敏性摻雜劑G-PSA,并以G-PSA為水性分散劑和電荷平衡摻雜劑制備PEDOT/G-PSA,采用多羥基醇二次摻雜增強其導電性。該薄膜UV固化后形成交聯網狀結構,其耐水性和環境穩定性有較大的提高,同時也具有較高的導電率,由其制備的抗靜電涂料具有良好的透明性、附著力和電導率。

  “環?!背蔀橥苛闲袠I發展的重要關鍵詞之一,企業若想在行業領域取得突破,就要結合當下的政策加快力度研發環保高科技涂料產品。

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