WPU消光樹(shù)脂的研究進(jìn)展
發(fā)布時(shí)間:2019-12-13
一、WPU消光樹(shù)脂
Thometzsk等介紹了一種制備低光澤粉末涂料的方法,并對(duì)影響光澤度的因素進(jìn)行探討。相比較而言,液體涂料更容易制備低光澤的涂層,因?yàn)闈裥酝苛显诟稍锏臅r(shí)候顏料和助劑會(huì)沉積到涂膜表面,這些微粒形成的粗糙度很容易產(chǎn)生理想的低光澤度。WPU亞光涂料的主要制備方法是在WPU分散體中加入二氧化硅消光劑,配合消泡劑、固化劑、增稠劑和流平劑進(jìn)行制備。消光型合成革用 WPU 涂飾劑的制備方法也是加入消光粉使涂飾劑產(chǎn)生消光作用。
二氧化硅作為消光劑具有一系列優(yōu)點(diǎn):化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、消光效率高、透明性好、加入量少以及儲(chǔ)存性好。二氧化硅消光劑主要有氣相二氧化硅、沉淀二氧化硅和氣凝膠二氧化硅。但二氧化硅在用作消光劑時(shí),其顆粒的孔體積、平均粒徑及粒徑分布、干膜厚度以及顆粒表面是否經(jīng)過(guò)處理等因素,都會(huì)影響消光效果。添加消光劑降低涂料光澤度的同時(shí)也帶來(lái)不少缺點(diǎn),如乳液的穩(wěn)定性降低、黏度增大;制得的涂層脆性增大,易破碎脫落,抗蝕性和耐刮性、耐彎折性等性能特性下降。分別對(duì)采用消光乳液和添加傳統(tǒng)消光粉制得的水性啞光清漆性能進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)隨著消光粉添加量的增加,清面漆的黏度迅速減少,增稠性、通透性和沉降性均不如基于消光乳液的清面漆。
聚氨酯是極性彈性體,與二氧化硅的相容性差。因此,在制備過(guò)程中需要使用助劑或者經(jīng)有機(jī)改性的二氧化硅消光劑,使二氧化硅消光劑穩(wěn)定且均勻分散在 WPU 分散體中。因此,導(dǎo)致生產(chǎn)工藝繁瑣且成本增加。
二、WPU自消光樹(shù)脂
自消光樹(shù)脂就是不添加任何消光劑、消光粉,樹(shù)脂自身就能產(chǎn)生低光澤的效果。
研制出了一種不添加消光劑,只在制備時(shí)產(chǎn)生一種類似微球結(jié)構(gòu)的規(guī)整的聚氨酯粒子,以此來(lái)制備出較粗糙的聚氨酯膠膜,產(chǎn)生預(yù)期的消光效果。制得 WPU 自消光樹(shù)脂,以異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、聚四氫呋喃二醇(PTMG)、二羥甲基丙酸(DMPA)為預(yù)聚物反應(yīng)單體,2-[(2-氨乙基)氨基]乙磺酸鈉(A95)、水合肼為后擴(kuò)鏈劑,鉍酸作催化劑,三乙胺(TEA)為中和劑制得不用添加消光劑的自消光樹(shù)脂。將制得的 WPU消光樹(shù)脂膜作掃描電鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)分析,發(fā)現(xiàn) WPU 膜表面有大量的球形顆粒,表面有大量的凸起,微觀表面粗糙,粒徑分布寬。這些表面微觀結(jié)構(gòu)是產(chǎn)生低光澤最重要的條件。用該方法制得的 WPU 自消光樹(shù)脂的消光性符合消光原理。用光澤計(jì)測(cè)定涂膜的光澤度屬于平光范圍。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:預(yù)聚體采用分段加熱的方法,催化劑用量為0.016%,采用水合肼做擴(kuò)鏈劑且添加量控制在 45%左右、DMPA為 2.6%(wt。質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同 ),分子量 1000的 PT-MG為軟段,A95為0.084%,R值在 1.7~2.1之間時(shí)制得的聚氨酯可以獲得穩(wěn)定性優(yōu)異的乳液和平光效果良好的 WPU涂膜。
開(kāi)發(fā)了 WPU 自消光樹(shù)脂的制備方法,即引入了可吸收光線的丙烯酸接枝類物質(zhì),使WPU樹(shù)脂耐水性、耐溶劑性極大提高。開(kāi)發(fā)了一種自消光型 WPU 樹(shù)脂,當(dāng)涂膜干燥失水后,表面微觀粗糙度增大,光澤度降低,達(dá)到消光效果。合成了一種具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)較大粒徑的聚氨酯A組分,使其與粒徑較小的B組分進(jìn)行混合,得到了自消光型皮革WPU涂飾劑。
制備了一系列的聚丙烯酸系消光乳液,包括聚氨酯-丙烯酸酯復(fù)合消光乳液。首先制備出具有乳化性能的水分散聚氨酯,再通過(guò)半連續(xù)乳液聚合的方法合成 WPU-丙烯酸酯復(fù)合乳液。透射電鏡(TEM)測(cè)試結(jié)果表明采用 N,N-二甲基乙醇胺中和后,乳膠粒子形貌由原來(lái)的核殼結(jié)構(gòu)變成不規(guī)則的半月形。聚氨酯含量高時(shí),由于兩相間的相容性差異,乳膠粒形成微相分離,促使乳液成膜時(shí)產(chǎn)生不均勻收縮,形成的涂膜表面呈現(xiàn)出凹孔結(jié)構(gòu),產(chǎn)生消光。
三、WPU自消光樹(shù)脂的改性
因 WPU 自消光樹(shù)脂不添加消光劑,其耐水性、熱穩(wěn)定性等均較差,為了提高 WPU 消光樹(shù)脂的綜合性能,擴(kuò)大使用范圍,須對(duì)其進(jìn)行改性研究。
以環(huán)氧樹(shù)脂(EP)作為交聯(lián)改性劑,充分利用EP的羥基和環(huán)氧基參與反應(yīng),合成了 EP交聯(lián)改性的 WPU自消光樹(shù)脂。EP具有高模量、高強(qiáng)度、粘附力強(qiáng)、成型收縮率低和化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),用改性后的 WPU 消光樹(shù)脂涂膜的機(jī)械性能、耐熱性、耐水性和耐溶劑等性能明顯提高。對(duì)WPU樹(shù)脂改性前后的性能進(jìn)行測(cè)試分析,改性后的 WPU膠膜,隨著EP含量的增加,吸水率下降,水接觸角增大,耐水性提高;未交聯(lián)改性的 WPU 久置后有沉淀(可再分散),而EP改性后的WPU加入去離子水乳化后,可形成規(guī)整微球型穩(wěn)定乳液,但當(dāng)EP含量過(guò)高,穩(wěn)定性變差;5.0%EP含量最合適,改性后的WPU消光樹(shù)脂的消光性能和乳液穩(wěn)定性好。
用環(huán)氧樹(shù)脂改性高固含量WPU消光樹(shù)脂,探討影響高固含量的主要因素,并對(duì)WPU膠膜的表面微觀形貌、消光性能、耐水解性、熱性能、力學(xué)性能和擦牢度等進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂的改性,WPU 膠膜表面微觀粗糙,符合消光條件,且綜合性能優(yōu)異。
WPU消光涂料的發(fā)展速度很快 ,但在應(yīng)用上還存在一些問(wèn)題。不添加消光劑的消光樹(shù)脂,避免了因消光劑的介入帶來(lái)對(duì)性能的影響,同時(shí)也能達(dá)到同二氧化硅等消光劑存在時(shí)一樣的性能,這是突破和改進(jìn)。當(dāng)然這種方法制得的樹(shù)脂,性能還不夠完善,所以需要再進(jìn)一步的改進(jìn)。未來(lái),需要加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)便、性能優(yōu)良消光樹(shù)脂的開(kāi)發(fā),制備更加優(yōu)異的WPU涂料。
責(zé)任編輯:安大華泰
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