Page 179 - 2025水性涂料虚拟专辑

熊泉波等：环保型材用水性双组分聚氨酯涂层研究

化剂和 A 组分及水的反应速度快，体系黏度提升的
快，掩盖了pH降低导致的黏度下降。

从图 2 可以看出，搭配相同的 A 组分，手搅拌的

黏度/s 分散条件下，亲水改性的固化剂制备的涂层初始光
泽比疏水固化剂的光泽明显要高。这主要由于疏水

固化剂与水性A组分的兼容性不佳导致。采用亲水、
疏水固化剂混拼的方式可以明显提升涂层的光泽。

同时，提升 A、B 组分的混合分散程度，提升 A 组分中

稀释剂的用量都可以改善疏水固化剂和 A 组分的兼
时间/h
I
容性，进而提升涂层光泽。同时从图 2 可以看出，4 h

后，采用亲水固化剂 Aquolin269 的光泽下降最明显，
图1 双组分聚氨酯涂料的施工黏度随时间的变化
证明其活化期相对较短；Aquolin269混拼疏水固化剂
Fig. 1 Variation of viscosity of two-component polyurethane
Aquolin280，混拼比例 m（269）∶m（280）=1∶3，其活化
coatings with time
期明显较长，且光泽也较高。

综上，该双组分聚氨酯涂层采用混拼固化剂，混拼

比例m（269）∶m（280）=1∶3，其活化期最长且成本较低。

c （60°） 光泽 2. 2. 2 中和剂对活化期的影响
水性双组分聚氨酯体系的主体树脂通常为羟基

丙烯酸二级分散体，由丙烯酸及其酯类单体通过自

由基聚合反应产生高相对分子质量树脂，再中和成

盐并高速分散而制得。采用碱中和分子链上的羧酸

根生成的羧酸盐具有更好的亲水性，使树脂分子在
时间/h
I
水相中具备一定的自乳化能力，从而提高树脂颗粒
在水相中的稳定性。另外，比羧酸更亲水的羧酸盐
图2 涂层光泽随时间的变化 基团，可以促使树脂分子链向水相延伸，降低体系自
Fig. 2 Variation of coating gloss with time
由度，从而增加体系的黏度，进一步提升体系的稳定
Aquolin161 次之，疏水固化剂 Aquolin280 的活化期最 性。合适的碱中和剂有不含活泼氢的叔胺，如 N，N-
长。这是由于 Aquolin269 分子结构上的磺酸盐基团 二甲基乙醇胺（DMEA）和三乙胺（TEA）；含有活泼氢
亲水性较强，提升了固化剂在水中的自乳化性能，从 的碱中和剂，如伯胺、仲胺，由于活泼氢会与固化剂
而增加了固化剂与水及树脂的接触面积，提升了固 的异氰酸酯发生反应，不宜用于水性双组分聚氨酯
化剂的反应速度，缩短了活化期。固化剂 Aquolin161 体系。然而，叔胺分子中氮原子的孤对电子会催化
分子上的聚醚基团的亲水性不及磺酸盐的亲水性 —NCO 与—OH 之间加成反应，从而会缩短双组分聚
强，故其在水相中的乳化能力有限，反应速度慢，活 氨酯体系的活化期。因此，需要对水性双组分聚氨
化期比固化剂 Aquolin269 的长 。 同理 ，固化剂 酯体系的中和剂用量进行研究。表 3 为 DMEA 的用
Aquolin280 的活化期最长。从图 1 也可以看出，疏水 量对水性双组分聚氨酯体系活化期的影响。
固化剂 Aquolin280 和 A 组分混合后的 2 h 内，黏度出 从表 3可以看出，相同的 A、B 组分配比及稀释比
现先下降再上升的现象，这主要是由于 A、B 组分混 例 ，随 着 A 组 分 中 中 和 剂 DMEA 用 量 从 0 增 加 到
合后，—NCO 和水反应产生二氧化碳溶解在水里形 0. 4%（以 A 组分的质量计），初始施工黏度（涂-4 杯）
#
成碳酸，造成了体系的 pH 降低，导致黏度下降，且疏 也随之增加，主要因为 DMEA 用量增加，A 组分中羟
水固化剂和 A 组分的反应速率慢，体系黏度提升慢， 丙二级分散体分子链上剩余的羧酸根被中和成盐，
总体看体系黏度呈下降趋势 ；亲水改性固化剂 促使树脂分子链向水相延伸，降低体系自由度，从而
Aquolin269 和 Aquolin161 看不到黏度下降，是由于固 增加体系的黏度。存放 1 h 后，体系黏度均出现下

1