本文阐述了与高固相树脂配方相关的一些关键挑战，并概述了迈克尔添加化学将涂料固相水平提高到新高度的潜力。这个话题是相关的，因为减少排放(不增加CO₂足迹)是涂料行业的重要可持续发展支柱。188BET竞彩

首先，讨论一下与高固体涂层系统相关的问题。可以说，三个最相关的参数是粘度、固体和硬度。粘度可能是最简单的解决方法，因为添加溶剂会降低涂料的粘度，而要增加涂料的固体含量，就需要减少溶剂的含量。在所有条件相同的情况下，降低溶剂含量会提高涂料粘度，直接导致应用问题(雾化、流动、流平等)。很难涂上像泥浆一样稠度的涂料，不是吗?撇开使用吸油性较低的颜料或更强的溶剂不谈，人们马上就会从涂层中的树脂中寻找答案。

扩展讨论，一个重要的比较可以通过观察一些最早的树脂体系-亚麻籽油和热塑性丙烯酸酯(TPAs)。TPAs漆干，而亚麻油氧化固化。在优质的老亚麻油的情况下，最初，它很流畅，粘度很低，但在应用和一段时间后，它与氧气发生反应，交联，粘度和网络分子量上升，最终达到硬度和阻力水平。另一方面，tpa是相当静态的，因为一旦溶剂蒸发，它们就不会交联和发展性能。当然，基于tpa的涂料的问题是它们的粘度很高，这是由于它们的分子量很高。这里的重点是，为了最大限度地提高任何涂料的固体水平，就像亚麻油一样，该体系需要在低粘度状态下开始使用，这有助于应用，然后反应并建立粘度和硬度，以提供膜的硬度和性能。

为2K聚氨酯体系配制高固体丙烯酸多元醇的挑战

将讨论带入21世纪，很难不想到双组分(2K)聚氨酯系统，因为它们代表了市场上提供大多数最高固体度、通用和耐用涂料的黄金标准。如果我们观察这些体系，比如亚麻油，它们在低粘度、相对高固体状态下开始生命，但与异氰酸酯(相对于氧气)反应，形成了它们的大部分性质。当然，一些2K聚氨酯体系是由醇酸制成的，通过氧化和与异氰酸酯交联部分固化。

如何将2K聚氨酯系统中的固体含量从65%(约400 g/L)提高到80%或90%(约150 g/L)是一个重要的问题，因为尽管水性选择通常可以提供低VOC水平，但它们的应用带宽往往要低得多。为了简单起见，让我们专注于树脂，并假设我们使用了最好的溶剂，最低的吸油颜料和最快的，最低粘度的异氰酸酯来交联您的系统。剩下的就是需要一种树脂，一种多元醇(一种具有羟基或“OH”功能的树脂)，可用于与异氰酸酯反应，它具有非常低的粘度，所有的初级羟基，因为它们反应最快，能够快速硬度发展。当然，我们的多元醇一旦与异氰酸酯反应就需要像胶水一样粘在一起，具有显著的耐化学性、硬度、柔韧性和紫外线稳定性，并能承受近距离发射的大型子弹。我们只关注固体。

树脂工业已经确定了制造低分子量多元醇的方法。“允许”是指分子量在1000道尔顿以上，因此它有资格成为“聚合物豁免”。简而言之，EPA, ECA和许多其他监管机构将批准产品注册，正式允许公司销售其主要基于分子量的材料。如果树脂或任何其他物质不是聚合物豁免，那么为了合法销售产品，就需要昂贵的产品物质注册。原因是，一般来说，较小的树脂或分子对人类和环境的毒性更大。人们可以想象，相对于大分子，小分子更容易穿透你的皮肤并制造麻烦。如果你真的想要销售一种新的小分子(< 1000兆瓦)，那么它将需要一个相当可靠的商业案例，需要一些钱，以及风险偏好，因为你需要做大量昂贵的毒性测试，最终可能导致MSDS非常没有吸引力，以至于没有人会购买你最新的奇迹。所以，我们看到了增加固体的另一个物理限制，因为我们的分子量下限是1000。

好消息是，在1000兆瓦左右时，粘度相当低，固体含量相对较高。坏消息是，小的、低mw的聚合物根据定义具有低Tg，通常是软的，在合成水平上很难保证羟基的存在。如果多元醇部分没有羟基，那么它就不会与异氰酸酯发生反应，它只是停留在薄膜中，作为增塑剂或柔软剂。为了更好地理解分子量与硬度或Tg之间的关系，人们可以谷歌或维基搜索Flory Fox方程。

那么，对于这么小的分子，如何最大限度地提高多元醇的硬度，从而使合成的聚合物和涂层膜也坚硬呢?简单的答案是使用硬度更大(Tg更高)的单体来制造多元醇。容易,对吧?一般的问题是，就像增加分子量一样，高tg单体在聚合物骨架中会产生更高的粘度。所以，在单体Tg水平上，高固体的另一个逆风。

有单体也有单体。在保持固体和硬度水平高的同时降低粘度的特殊单体被称为“大体积单体”。大体积单体相对较大且呈非线性，但重要的是，它们允许在较小的空间或体积内容纳更多聚合物。所产生的分子密度(相同或更小体积的聚合物更多)直接导致在给定粘度下硬度的增加。大体积单体的使用是相对众所周知的，仍然是一个重要的树脂配方工具，使最高固体，最高性能的丙烯酸多元醇在今天的2K聚氨酯中使用。

还有最后一个工具值得一提。为了使树脂粘度尽可能低，可以优化合成程序，使树脂的“多分散性”尽可能低。多分散性是衡量聚合物样品中分子量均匀性的指标。低多分散性是指样品中分子量分布较窄，低分子量和高分子量分子较少。澄清一下，树脂是通常具有相同组成和大小(分子量)的聚合物串，然而，相对于树脂的平均大小或分子量，有些分子高一些，有些分子低一些。一般来说，树脂配方器尽量减少聚合物溶液中较大的、不需要的、高分子量树脂组分的数量。有趣的是，在许多情况下，较大的、不受欢迎的聚合物的数量几乎等于较小馏分的数量，而较小馏分也是不受欢迎的……因此，从粘度的角度来看，过大和过小馏分的粘度影响是相互平衡的，但事实上并非如此。较大的高分子量聚合物对粘度的贡献比较小的链所能抵消的要大。因此，树脂化学家在保持低粘度方面的另一个挑战是控制和降低多分散性到尽可能高的程度。

在这一点上，希望对2K聚氨酯基体系中配制高固体丙烯酸多元醇的挑战有一个基本的了解和赞赏。这些原理中的许多也适用于聚酯多元醇。很难预测是否会出现新的丙烯酸合成路线或新的单体，从而使高固体度、低粘度的多元醇用于2K系统。上面提到的新单体低于1000道尔顿，因此存在商业风险和非常昂贵的注册成本，因此指望新单体拯救世界是乐观的。

在合成层面，传统的丙烯酸合成是由过氧化物启动的双键加成反应完成的。非传统的合成路线包括ATRP(原子转移自由基聚合)和RAFT(可逆断裂链转移)正在探索中，预计将带来性能的提高，因为羟基功能可以精确地放置在链上需要的位置，多分散性可以非常低。商业应用还有很长一段路要走，而固体含量大大超过50克/升似乎也是乐观的。

基于所提到的问题，包括分子量、Tg、多分散性等，人们普遍认为，提高丙烯酸多元醇固体的可用顶部空间是最小的，包括使用现有的交易技巧和未来的异氰酸酯迭代。那么，当我们被困在盒子里时，我们该怎么办?我们跳出来，进入一种不同的化学反应!

基于迈克尔加法的新化学

Allnex开发了一种基于Michael添加剂的化学物质，可以提供明显更高的固体，并且不依赖于异氰酸酯的固化速度更快。这种新型化学物质被称为ACURE^™它利用了迈克尔加法的速度和CO的动力学₂阻塞碱催化剂。动力学控制剂用于管理开放时间和外观。最简单的ACURE粘合剂系统使用分子量非常低的丙二酸酯功能聚酯和丙烯酸酯功能单体，通常远低于1000mw，包括像diTMPTA这样的材料。188金宝搏bet官网一开始使用两种分子量非常低的树脂，可使涂料固体含量达到80-95%，粘度低，应用性能优异。堵塞的催化剂使锅寿命长达数小时。

毫无疑问，迈克尔加成化学的关键属性是吸引人的，源于其超高固体性能和显著的固化能量降低潜力。如前所述，减少排放(减少CO₂足迹)必须成为我们行业可持续发展的关键支柱。这种化学类型的其他好处也相当深刻，包括不含异氰酸酯和锡，一些版本的ACURE具有超过50%的生物含量。

结论

总之，在传统的2K聚氨酯系统中提高固体是该行业及其可持续性追求的一个关键挑战。由于本文中提到的固有挑战，很难想象传统聚氨酯化学的突破性创新将会到来。可以说，那些在这些系统中拥有既得利益的人需要对探索和投资新技术持开放态度。ACURE和Michael的加入在这方面是很难忽视的。有一件事是肯定的，如果我们认真对待可持续发展，我们不仅必须改变思维方式，而且必须考虑和开发新的选择。也许相关:精神错乱的定义是一遍又一遍地做同样的事情，期待不同的结果。