Page 180 - 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

表3 胺中和剂 DMEA对水性双组分聚氨酯体系活化期的影响
Table 3 Effect of amine neutralizer DMEA on activation time of waterborne 2KPU coating
时间/h
项目
0 1 2 3 4

DMEA用量0 29. 7 29. 5 30. 7 31. 3 37. 6
黏度/s DMEA用量0. 2% 31. 5 30. 1 34. 3 38. 5 48. 4
DMEA用量0. 4% 37. 3 38. 1 45. 7 86. 4 胶化
注：A组分树脂m（2702）∶m（2042）=1.5∶1，B组分m（269）∶m（280）=1∶3，n（—NCO）∶n（—OH）=1.5∶1。
降，这时体系黏度的变化由两部分贡献：第一部分是 金属盐及螯合物、有机金属化合物、酸及氨酯等化合
—NCO 和水反应产生的聚脲和二氧化碳，二氧化碳 物都可以催化—NCO 和活泼氢的反应，从而缩短水

溶解在水相中成了酸，降低了体系的 pH，从而降低了 性双组分聚氨酯的活化期。因此，除上述讨论的胺
体系的黏度 ；第二是—NCO 和树脂分子链上的羟基 中和剂外，水性涂料配方中用到的水性聚氨酯增稠
[4]
反应生成高相对分子质量的产物从而增加了体系黏 剂、位阻胺及三嗪环类耐候助剂、防闪锈助剂、防锈
度。综合看来，A、B组分混合后的1 h内，—NCO和水 剂、防锈颜料、含铬类重金属颜料、滑石粉填料等都
反应的占比较大，从整体上反映出体系的黏度降低。 会缩短其活化期。所以，在设计水性双组分聚氨酯
[5]
随着存放时间的延长，体系黏度的逐步增加则主要 涂料配方时，要充分考虑这些因素的影响 。
由第二部分贡献的。从表 3 也可以看出，DMEA 用量 2. 3 涂层耐水性的影响因素
占 A 组分的 0. 4% 时，存放到 3 h 时体系黏度增加到 玻纤增强聚氨酯型材的主要应用领域在光伏边
86. 4 s，已不适合喷涂了，存放 4 h，体系胶化。因此， 框和门窗边框，需要暴露在户外环境。因此，涂层的
该水性双组分聚氨酯体系合适的DMEA用量为0. 2% 耐高温高湿、耐盐雾、耐高温水等性能都是硬性要
以内，活化期可以达到 4 h。 求，这些性能都和涂层的耐水性密切相关。固化剂
和水性树脂是影响水性双组分聚氨酯涂层耐水性的

2个主要因素。

2. 3. 1 固化剂对涂层耐水性的影响

分别选用聚醚亲水改性的固化剂 Aquolin161、磺
pH Q) 酸盐亲水改性的固化剂 Aquolin 268、磺酸盐和有机

硅改性的固化剂 Aquolin 269、低黏未改性的固化剂
Aquolin280以及前述混拼固化剂，考察不同固化剂的

涂层耐90 ℃热水的结果。

从表 4 可以看出，采用不同的固化剂搭配同一羟
时间/h
I 丙分散体制备的涂层的耐水性差异较大。磺酸盐亲
图3 pH随水性双组分聚氨酯体系混合后时间的变化
水改性的固化剂 Aquolin268的耐水性相对较弱，聚醚
Fig. 3 Variation of pH value of waterborne 2KPU coating with
亲水改性的固化剂 Aquolin161次之，同时采用磺酸盐
time
和有机硅改性的固化剂 Aquolin269 则表现出优异的
由图 3 可以看出，DMEA 用量 0. 2% 的双组分聚
耐水性。固化剂 Aquolin161、Aquolin268、Aquolin269
氨酯体系，A、B 组分混合后，体系的 pH 是逐步降低
都是基于HDI三聚体亲水改性的，磺酸盐的亲水性较
的 。 主 要 因 为 —NCO 和 水 反 应 生 成 二 氧 化 碳 导
聚醚的要强，因此其制备的固化剂 Aquolin 268 的亲
致的。 水性更高，在 A 组分的水相中可以更充分地自乳化，
2. 2. 3 其他助剂对活化期的影响 和 A 组分体系的接触面更大、兼容性更好，故其涂层
根据—NCO 和活泼氢反应的催化原理，凡是含 的光泽更高、硬度建立更快、活化期较短、耐水性相
有电负性较强（且空间位阻小）的基团的化合物都可 对较弱 ；同时采用磺酸盐和有机硅改性的 HDI 三聚
[6]
以催化—NCO 和活泼氢的反应。因此，叔胺、醇盐、 体固化剂，有机硅的强疏水性和附着力促进性有效

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