延長水性雙組分聚氨酯體系活化期有妙招

　　編者按：作為研發(fā)和生產(chǎn)涂料用原材料和功能化學品的廠家，德科美可為客戶提供滿足不同需求的水性樹脂解決方案。依托強大的技術支持，德科美從樹脂研發(fā)、生產(chǎn)到應用，全套技術貫通。

　　雙組分聚氨酯涂料(2KPU)因其綜合性能優(yōu)異而被廣泛應用于交通工具、數(shù)碼電器、木器等工業(yè)產(chǎn)品的涂裝之中。當前，隨著環(huán)保導向和水性技術的不斷發(fā)展，特別是水性異氰酸酯固化劑及水性丙烯酸分散體/乳液的設計和合成技術取得了重大突破和長足的進步，水性雙組分聚氨酯涂料(2KWPU)正日益成為水性環(huán)保涂料的主打產(chǎn)品之一，圈粉無數(shù)。

　　然而，該體系目前也面臨著一些難題亟待解決，其中活化期的問題就是其中之一。眾所周知，固化劑組分所含有的異氰酸酯基團(—NCO)具備較強的反應活性。

　　在2KWPU中，水已然取代大部分的有機溶劑，成為了主要的分散介質(zhì)，這也意味著該體系中遍布著可與—NCO基團反應的羥基(—OH)。

　　在此大背景下，加上一些其他因素的影響，共同使得該體系的活化期問題凸顯。其直觀表現(xiàn)就是在通常情況下，2KWPU的活化期一般僅為2h左右甚至更短。遠遠小于溶劑型2KPU的4～8h(有些2KPU體系的甚至更高)。

　　活化期較短的問題給相關產(chǎn)品的施工應用帶來較大的負面影響，例如相關產(chǎn)品調(diào)漆后噴涂施工的時間窗口較窄、黏度上升較快、易膠化導致浪費，涂膜外觀和性能下降太快、故一次性調(diào)漆量嚴重受限制，由此影響生產(chǎn)施工的節(jié)奏和效率，抬升了水性漆使用成本，不利于2KWPU涂料的推廣應用。

　　根據(jù)筆者和周邊同事親身經(jīng)歷的一些開發(fā)和實踐經(jīng)驗，針對2KWPU活化期短的問題，我們可以試著從以下幾方面入手加以改善和解決：

　　水性雙組分聚氨酯涂料活化期較短解決方案

　　方法1：為主漆選擇合適的樹脂體系

　　不同類型的樹脂與—NCO基團的反應活性差異較大，德科美憑借著獨特的產(chǎn)品結構設計，賦予了丙烯酸分散體產(chǎn)品優(yōu)異性能的同時，有效的延長了產(chǎn)品的活化期。例如DkmcrylW6637、W6635等產(chǎn)品，通過搭配Dkmonat固化劑系列產(chǎn)品，其活化期可以達到4h。 

　　方法:2：選擇合適的異氰酸酯固化劑產(chǎn)品

　　水性雙組分聚氨酯體系使用的異氰酸酯固化劑，需要從結構上對其進行親水改性，形成含有親水結構的固化劑產(chǎn)品。德科美提供的DkmonatW7107、W7112分別采用了離子型和非離子型兩類改性技術，憑借特殊的結構設計，能夠給體系帶來更長的活化期。

　　方法3：避開某些材料的選擇雷區(qū)

　　實踐中發(fā)現(xiàn)：在水性體系中，一些顏填料和助劑(例如一些有機胺類)事實上會催化—OH與—NCO的反應，導致活化期顯著低于預期，因此在配方設計時要靈活地避開。

　　方法4：優(yōu)化體系的pH值

　　水性涂料的pH值大都在7.0～9.0區(qū)間。測試表明，pH值越高，—OH與—NCO反應的速率更快，從而顯著影響活化期。一個建議性質(zhì)的pH優(yōu)選范圍在7.5左右，這樣能充分保證體系的貯存穩(wěn)定性和一些助劑的正常效用發(fā)揮，也能兼顧活化期的合理延長。

　　方法5：引入一些活化期延長劑

　　最常見的一類物質(zhì)是具備強力乳化能力的表面活性劑類物質(zhì)，它可以在常溫、乳化液狀態(tài)下較大限度地阻止—OH與—NCO基團的直接接觸和進一步反應。不過，這類物質(zhì)往往其副作用也較為明顯，例如其可能會顯著降低涂膜的最終硬度。因此，對此類物質(zhì)的加入與否和加入量需要進行仔細權衡。

　　方法6：控制體系的溫度

　　溫度越高，基團反應活性越大，活化期越短，因此，體系的溫度控制十分重要。尤其在夏季高溫時段的施工作業(yè)，對此項需要特別重視。此時，推薦采用一些非常規(guī)措施，例如采用冰水或冰塊進行涂料的稀釋操作，以保證施工時體系維持在一個較低的溫度水平。

　　方法7：控制體系的黏度

　　實踐表明，體系的黏度對于活化期有顯著影響，基本趨勢是：黏度高，活化期越短。故應當有效地控制體系的施工黏度，最大限度避免該不良影響。不過，黏度越低，對于水性涂料自身的抗流掛性能的要求會更高，也需要根據(jù)技術水平對兩者進行一番權衡。

　　方法8：輔以適當?shù)臄嚢?/p>

　　如有條件，可以對體系進行適當?shù)臄嚢?。因為通過對比測試發(fā)現(xiàn)，適當?shù)臄嚢枘軌蛴行У匮娱L體系活化期，大致是因為這樣做能夠盡量避免體系中局部區(qū)域因黏度上升、分子擴散受阻而加速凝膠化。但過快的攪拌也是不可取的，因為這會顯著加速—OH與—NCO相遇碰撞的概率，提高反應速率，同時還會帶來體系溫度的上升，從而顯著縮短活化期。

　　方法9：引入槍前混合系統(tǒng)

　　此方案為終極解決方案，從根本上消除了2KWPU涂料使用過程中活化期的因素考量。其最大的問題在于需要較大的資金投入和相關設備的操作及維護等。不過，對于一些高端用戶，這的確不失為一個完美的解決方案。

　　以上方法謹為2KWPU體系活化期的延長提供了一些開放性的解決思路，希望能起到一定的參考和幫助作用。