双组分solventborne聚氨酯的标准是高性能涂料在大多数涂料市场。配方设计师的优势包括:

  • 宽配方由于各种co-reactants纬度和交联剂;
  • 高质量的外观;
  • 使用脂肪族UV—紫外线稳定性和耐候性;
  • 化学和耐溶剂性;和
  • 硬度、弹性和韧性由于聚氨酯和尿素的联系。

然而,有许多市场和立法构建力量推动考虑水系统。传统上,手(聚氨酯分散体)被用来获得聚氨酯属性在水运系统的好处。这些系统是依靠氢键、物理缠结和聚结来获取他们的物理属性。通常这些热塑性系统无法获得相同的高水平的属性作为交联2 k-solventborne系统。

改善这种情况的一种方法是使用聚异氰酸酯交联剂。介绍了第一个聚异氰酸酯交联剂在1990年代早期的怀疑。然后今天,在水性体系的挑战是有效地分散在水中反应系统和保留高性能属性。由于持续的研究和开发,2 k-waterborne PUR涂料性能不断提高。所以今天的水性PUR系统显示相同的情况下,或甚至更好,比同类solventborne系统整体性能。

市场/性能驾驶员

从引入市场驱动双组分水性聚氨酯系统已经发生了翻天覆地的变化。最初,司机实现低VOC,低气味,容易应用和清理。化学的独特性和满足这些需求的能力导致拜耳材料科学被授予一个环保局2000年绿色化学奖。188金宝搏bet官网随着市场成熟更高的要求已经被放置在这些系统所遇到的挑战不断完善的系统。最近的主要驱动是尽可能匹配2 k-solventborne特征。这已经最需要化学领域和防沾污性,应用程序需要快速干燥的特点,独特的电影属性像柔软的触摸,和良好的基质粘附困难等各种塑料和木头。

树脂的设计——Co-Reactants和交联剂

广泛的树脂设计发生允许2 k-waterborne聚氨酯系统当前状态的性能。工作上必须做树脂或Bayhydrol®多元醇部分,以及Bayhydur®聚异氰酸酯交联剂。无论是研究推力将有趣的阅读。然而,这份报告的重点是讨论的化学和发展聚异氰酸酯交联剂,介绍了从1990年代早期到今天。

许多涂料采用属性是重要的。涂料的重要特性之一是他们的外观和整体清晰。的重要性,有效地分散异氰酸酯交联剂可以很容易地证明仅仅通过观察两个类似系统的出现。

可分散性的重要性

在这第一个例子可以看出,一个标准的疏水聚异氰酸酯不适当分散多元醇分散在使用手组合应用程序。在右边的电子显微镜照片如图1 undispersed域的聚亚安酯多元醇矩阵是明显可见的。图1左边的一个实际的电影是在系统标签的上半部分。聚异氰酸酯的分散不匀是通过电影的不透明度。



在第二个系统亲水性聚异氰酸酯是手与第一个例子一样的多元醇分散混合。在此系统中,电子显微镜图片显示了一个统一的表面,甚至分散在影片中(图2),左边的一个实际的电影是标签上列出的系统。与第一个示例中,这部电影清晰度高、外观好由于选择的亲水性聚异氰酸酯的优良的可分散性。光泽数据高达95现在通常可用。这个清楚地展示了很好的分散在涂料性能的重要性。

水分散发展

水分散的发展uv—可以采取两种不同的概念的方法。第一个是一个内部或外部应该使用乳化剂。广泛的表面活性剂是商业上可用。然而,在拜耳材料科学的决定很早就关注188金宝搏bet官网内部乳化剂。感觉是,使用外部表面活性剂可能导致起泡等问题,降低水阻力和脸红。这主要是由于外部表面活性剂的能力通过涂层表面迁移。

第一代产品

自内部表面活性剂反应为聚异氰酸酯树脂的支柱它没有通过涂层迁移的能力。从概念上讲,一个离子或非离子乳化剂可以使用。最初的开发工作是集中在修改人类发展指数与单功能的uv—亲水性聚醚作为乳化剂。这些都是纳入标准通过聚氨酯链疏水聚异氰酸酯交联剂。这是亲水的第一代产品(图3)。是基于人类发展指数显示的通用结构聚氨酯三聚物。

基于人类发展指数的第一代产品有一个很好的整体的混合特性。他们相对容易分散,形成稳定的乳状液。他们有良好的反应活性,可以用于广泛的配方。通过改变聚醚的MW和数量可以获得更高的耐化学性的方便可分散性。也可以使用低粘度uv—开始低粘度,水分散交联剂。这提高了可分散性,但也会导致低的功能。这个产品的另一个特点是能够为胶粘剂的应用程序定制产品,有更高的功能和更少的水敏感性。即使在今天的大多数与HDI-based产品开发工作已经完成。

最后,第一代产品已经使用IPDI-based uv—。这种交联剂是一种高Tg材料可以用在汽车修补应用程序,例如,收益快干涂料硬度高。提供这种类型的交联剂在保持液体和溶剂比HDI-based材料反应活性较低。188金宝搏bet官网

第二代产品

2代产品开发着眼于使阶跃变化增加最终涂层的整体性能。单功能的亲水性聚醚用于修改开始聚异氰酸酯是纳入水分散通过脲基甲酸盐键而不是聚氨酯交联剂(图4)。

这允许使用更少的聚醚,同时获得更高层次的可分散性。相应地,这减少了水敏感性的最后一部电影,因为有更少的聚醚。最后,交联剂有更高的功能导致更好的耐化学性和硬度,房地产开发的速度更快。

第三代产品

在最近的发展,一种新方法。而不是使用内部非离子乳化剂,离子乳化剂的使用已经开创了。这些可以反应到树脂骨架类似与1和2代产品所采取的方法。使用一个独特的磺酸这些在使用尿素连锁反应。尿素装置提供了额外的氢键导致整体系统的性能。这种独特的组合结果改进可分散性加上更高的硬度和可比,甚至提高,耐化学性相对于第二代产品。除了NCO含量更高,这些产品也给较低的水敏感性相对于非离子乳化交联剂。类似于聚氨酯分散、中和胺如图5所示蒸发,留下一个较低的残留在最后涂层亲水性。因此,第三代产品的长期水敏感性降低相对于1和2代产品。

最后一个区域的发展一直使用低粘度的人类发展指数uv—作为水分散混合伙伴和疏水系统。通过减少最后的交联剂的混合物的粘度,易于分散任何系统是改善。这是真的你是否需要手混合成分或无论你是混合疏水性交联剂为水运系统实现最高的性能。

制定注意事项

图6中的通用配方具有广阔的实用程序。通过调整成分可以满足各种各样的业绩目标。多元醇的主要成分是聚异氰酸酯交联剂。最大的原料按重量是多元醇乳剂。这些各种各样的化学成分。通过仔细选择,配方设计师可以改变硬度、化学和耐腐蚀、成膜温度,减轻色素沉着,耐候性,感觉,VOC和成本。

第二个成分按重量是聚异氰酸酯交联剂。这是2 k的使能技术,允许制定世行PU系统。谨慎的选择交联剂对方便可分散性有很强的影响,房地产开发,耐化学性,水敏感性、成本、可使用时间和挥发性有机化合物。



同样重要的是树脂的选择系统是各种添加剂的选择和配方变量。这些包括,但不限于,指数比、催化剂、流动艾滋病、增稠剂、消泡器,等。例如,异氰酸酯指数比不仅影响成本,但它也有一个戏剧性的影响等属性的耐化学性,干燥时间、可使用时间和房地产开发。图7包含uv—的概述。

应用实例/性能优势

各种各样的纬度可以制定一个配方设计师在处理2 k-waterborne聚氨酯涂料。这允许调整配方以满足截然不同的目标市场和性能标准。

正如一开始所讨论的,当前市场的司机之一是让水性系统满足性能标准2 k PU solventborne涂料。最近的一些地区2 k WB PU涂料有成功和他们的性能优势如图8所示。

结论

很明显,我们已经走了很长的路从早期怀疑这种技术首次引入的时候了。已经有大量的发展努力提出到优化co-reactants和uv—必要的技术可行,使它达到高标准的性能,我们期望从聚氨酯涂料。

在这个工作中,世行聚异氰酸酯交联剂发展的概述,以及每一代继续了2 k WB聚氨酯涂料的性能窗口已被提出。显然这是水性coreactants称赞的持续发展。然而,这个区域的使能技术的性能各种亲水聚异氰酸酯交联剂可用。有一个广泛的制定经验,允许多种应用程序的定制属性对涂料、粘合剂和密封剂。当我们扩展,它将使我们能够继续满足越来越严格的要求从立法对VOC和也许不久,改进的性能和市场需求、用户友好和“绿色”的特点。

为进一步的信息,联系Myron Shaffer 412/777 - 7658或电子邮件:myron.shaffer@bayerbms.com。