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我国涂料行业水性涂料技术升级

2017-01-24 13:49:24 江苏华伦化工有限公司 阅读

   随着环保政策力度加大,涂料行业发展技术朝着环保方向发展。

  对水性涂料、高固体分涂料、粉末涂料、UV固化涂料的研发力度不断加大。同时,注重提高涂料性能,拓展应用领域方面,在海洋涂料、车用涂料、特种涂料、塑料涂料、建筑与地坪涂料等多个领域取得了明显的进步。

  2015年财政部及国家税务局对涂料征收消费税,这对水性涂料是个机遇,行业对水性树脂、水性助剂以及水性助剂的研发力度明显加大,新技术不断涌现,应用领域不断拓展。

  水性树脂

  碳纳米管具有很高的弹性模量、较大的长径比、优异的电学性能和耐高温性。用碳纳米管改性水性聚氨酯,能有效改善水性聚氨酯涂膜的电学和力学性能。安徽大学解芝茜等以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)修饰多壁碳纳米管(MWNTs)得到MWNTs- SDBS,采用溶液共混发,制备出水性聚氨酯/ SDBS修饰多壁碳纳米管复合材料。研究表明:碳纳米管在水性聚氨酯中分散均匀,明显提高了水性聚氨酯的力学性和导电性能,同时降低了聚氨酯软阶段的结晶性能。

  中国林科院吴国民等利用纤维素纳米结晶须(CNW)的水可分散性,分别将CNW水悬浮液分散在水性环氧树脂基多元醇和水性萜烯基环氧树脂分散体中,研究表明:复合体系黏度随着CNW添加量的增加而增加,粒径峰面积的变化与CNW的加入量成正比,CNW能均匀无序地分布在水性树脂体系中,随着CNW添加量的增加,复合涂膜的拉伸强度和拉伸模量显著提高,断裂伸长率下降,添加CNW可以提高复合涂膜表面的疏水性。

  溶剂型聚氨酯相比,水性聚氨酯由于分子链中亲水集团的存在,导致其耐水性、耐候性、耐溶剂性、初粘力不足。为此,重庆中科力泰周静等利用乙二胺其乙磺酸钠在三(二甲胺基甲基)苯酚(AAS)的催化下与环氧树脂E44中的环氧基反应,合成了环氧改性的新型胺类亲水性扩链剂,探索了不同反应时间的影响。确定了AAS使E44完全开环的条件。以聚己二酸丁干杯经二醇、聚氧化丙烯二醇、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、丁二醇、AAS-E44、异佛尔酮二胺为原料制备了环氧改性水性聚氨酯乳液,与未改性乳液相比,乳液的耐水性、胶膜的耐热性和耐水性均有明显的提高。

  为有效改善水性聚氨酯的性能,研究者们以共混或者化学键合的方式向聚氨酯基体添加无机纳米粒子和水性聚氨酯基抽的优异性能相结合,从而提高水性聚氨酯的热稳定性和机械性能。安徽大学张玉等采用改进的Hummers方法投篮氧化石墨烯,再用乙二胺化学还原改性,得到氨基改性的还原氧化石墨烯(ARGO),最后利用原位乳化法ARGO/水性聚氨酯复合物,实验表明ARGO的加入使复合材料的热稳定性、拉伸强度及导电性有了明显的提高。

  对水性分散型异氰酸酯固化剂的研究一直是研究者的研究重点,国内的研究大多数集中在利用非离子改性上,但由于聚乙二醇单甲醚改性异氰酸酯容易造成体系结晶。为此华南理工大学汪磊等采用聚醛树脂/聚乙二醇单醚混合改性HDI三聚体制备可水分散型多异氰酸酯固化剂。研究了聚醛树脂羟值及加量、对水分散型多异氰酸酯固化剂NCO含量、粘度、水分散性以及与羟基树脂配漆后涂膜性能的影响,结果表明:聚醛树脂成功引入到固化剂分子上,明显提升了双组分水性聚氨酯的热稳定性。

  将水性聚氨酯与UV技术相结合的水性UV聚氨酯兼具两者的优点,常规的UV固化水性聚氨酯通过单羟基丙烯酸酯对其封端,该方法不能兼顾高相对分子质量和高双键含量。为此,中国科大孙伟等以一种自制的长测链含双键二元醇作为扩链剂,制备了亲水的聚氨酯预聚体,再加入含双键的多官能度丙烯酸酯类单体,得到核壳型聚氨酯/丙烯酸乳液,由其配制的水性UV清漆光泽高,并具有优异的机械性能及耐化学品性,在水性木器涂料、汽车罩光清漆等领域有广阔的应用前景。

  水性涂料

  水性环氧酯涂料同时具备了环氧体系与干性油的优良特性,特别适用于汽车零部件水性涂料。然而其在应用中存在如漆膜干燥速度慢、耐候性差、耐碱性不足等问题。为此,常州涂料院许飞等首先研制了一种乙烯基改性水性环氧酯乳液,将其与特定的丙烯酸乳液作为成膜物质,添加颜料浆和助剂,制备得到水性工业涂料。表征了水性环氧树脂的结合,分析了固化机理,优化了涂料配方在此基础上,对所制备水性涂料产品在施工中的工艺参数进行了探讨。制备的水性涂料外观良好,对底材附着力好,硬度高,且耐水性和耐盐雾性良好,已代替传统溶剂型涂料成功用于汽车零件部、电机外壳等工业涂装领域。

  南京林业大学杨亚萍等以环氧树脂与丙烯酸酯为基本共聚单体,制备了一种无烷基酚聚氧乙烯醚(APEO)的磷环氧丙烯酸酯相容性差、接枝难的问题,首先以甲基丙烯酸与环氧树脂发生开环酯化反应合成可聚合的甲基丙烯酸环氧单酯。为使水性涂料具有出色的防锈功能,重点研究了无APEO的水性乳化体系,并引入磷酸酯乳化剂及单体。制得的乳液细腻、均匀,涂膜完整。

  江南大学张国标等以甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝苯乙烯磺酸钠与丙烯酸共聚物合成制备光敏性掺杂剂G-PSA,并以G-PSA为水性分散剂和电荷平衡掺杂剂制备PEDOT/G-PSA,采用多羟基醇二次掺杂增强其导电性。该薄膜UV固化后形成交联网状结构,其耐水性和环境稳定性有较大的提高,同时也具有较高的导电率,由其制备的抗静电涂料具有良好的透明性、附着力和电导率。