介绍
基于聚脲、混合和聚氨酯弹性体技术的双组份喷涂涂料在民用基础设施、工艺工厂和许多其他应用的保护应用中不断取得商业成功。(1,2)遵循适当的基板表面制备程序对这些涂料的成功至关重要。(3)对于混凝土表面，这可能包括化学腐蚀或喷砂。然而，表面准备不一定总是保证适当的附着力或涂层没有缺陷。有一个不适当的准备表面的潜力，一个不希望的表面张力，或可能是一个潮湿的基板，这可以导致过量的气体排放。所有这些问题都可能导致涂层表面出现水泡或针孔，甚至可能导致涂层与基体的分层。事后纠正这些问题既昂贵又及时。
当遇到困难的基材或表面，喷雾涂抹器可以减少严重问题的可能性，应用适当的底漆。底漆系统可以增加整个涂装系统的附着力。当底漆能够渗透到多孔表面并形成机械粘结时，就会发生这种情况。在这种情况下，底漆的应用增加了基材的整体强度。此外，面漆有机会与底漆形成化学键。这些共价键也增加了整体黏附的强度。最后，底漆作为一个屏障，将防止水分污染到基板表面，因此抑制一些表面缺陷，否则可能会遇到。
近年来，Camargo和Skok对许多双组份聚氨酯体系进行了底漆评估，并在最近对其进行了讨论。(4)他们描述了在潮湿的混凝土表面使用双组份涂料作为坚固底漆的性能优势。该配方的主要优点包括通过多元醇选择和混合比例调整涂层性能的能力，以及通过催化剂选择调整固化速度的能力。
尽管有上述的好处，但在实际应用中，使用单组件系统要方便得多。使用单组分系统可以消除不正确的混合比例，不适当或混合不良的组分，或混合后锅寿命有限的问题。单组分湿固化聚氨酯通常由过量异氰酸酯与高分子量聚酯或聚醚多元醇反应而成。这些“预聚体”中剩余的游离NCO基团的数量通常为16%或更低。一旦在薄膜中将湿固化预聚体应用到基板上，相对湿度的大小控制着固化速度。预聚物中的NCO基团与水分子中的活性氢反应，形成胺和二氧化碳。更多的NCO基团开始与胺反应并形成尿素，直到所有的NCO基团都被消耗掉。产生的二氧化碳从薄膜中消散，蒸发到空气中。如果薄膜的厚度过大或水分含量过高，二氧化碳就有可能被困在薄膜中，从而造成起泡和起泡的不良后果。
如果预聚物的粘度过高，这种效应会被夸大。预聚物的高粘度导致二氧化碳气体从膜中扩散得更慢，增加了滞留气体的可能性。由于这个原因，在预聚物中添加溶剂以降低粘度已成为工业界的普遍做法。除了降低发泡效果外，整体较低的粘度有助于提高渗透到多孔基质的能力，从而提高粘结强度。不幸的是，在涂料系统中加入溶剂会大大增加VOC的总体含量。在所有可能的情况下，该行业已经显示出远离这种做法的趋势。因此，洪博培开发了supasec 9611，这是一种非voc、低粘度、MDI湿固化预聚体，设计用于多孔基板的底漆。
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实验
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本研究评估了六种底漆涂料的化学成分。这些底漆大部分都是市售的，包括带填料的水性丙烯酸;无填料的水性丙烯酸酯;双组分异氰酸酯/蓖麻油体系;一种单组分、溶剂型异氰酸酯;一种非voc的单组分异氰酸酯;以及基于乳化剂的异氰酸酯/水体系。六种比较引物的产品和描述见表1。
描述
使用Gardco的薄膜B-K干燥记录仪在23°C和50%湿度下进行固化比较。将每个系统的20毫米厚度的薄膜涂在干净的玻璃板上，并让其固化1周。从玻璃上取下薄膜，分别根据标准ASTM方法ASTM D 882和ASTM D 624测试抗拉强度、伸长率和Die C撕裂。
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通过用刷子在基材上涂上5 mil厚度的底漆，在湿或干混凝土块上制备粘附试样。干燥块在23°C和50%的湿度条件下调节了1周。湿块浸入水中3小时。一旦从水中取出，木块立即被填充，同时仍处于饱和状态。在使用Gusmer H20/35比例装置和Graco Fusion空气净化枪AR2020型底漆后，以不同的时间间隔喷洒基于商用MDI预聚体的标准聚脲配方。聚脲系统的详细情况见表2。一周后，用直径为1英寸的试验台架制备黏附试样，用106电表黏附测试仪拉脱，测量强度和破坏模式。
结果与讨论
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物理性质
玻璃上的薄膜(20 mil)的下降提供了无气泡和无缺陷的涂层，从中我们能够评估每种底漆化学物的物理性能，除了乳化体系，Suprasec 9259和水以75比25的重量比混合。这种体系形成了一种无法测试的脆膜。其余系统的物理性质如表3所示。聚氨酯化学物显示出最高的整体物理强度。RUBINATE 9511与二甲苯的单组分体系拉伸值最高，其次为supprasec 9611。这是意料之中的，因为RUBINATE 9511和二甲苯组合具有最高比例的游离NCO基团，可与水反应，形成尿素硬段，为涂层提供强度。丙烯酸乳液是较软的材料，抗拉强度较低。188金宝搏bet官网与填充体系相比，非填充体系丙烯酸乳液#2在拉伸和撕裂强度等物理性能方面具有优势。
反应性
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每种底漆化学反应谱如图1所示。开启时间是指底漆保持液体状态的时间。液体的粘度增加，直到材料凝胶成固体，如图1所示为“凝胶时间”。材料失去了粘性或粘性，如“无粘性时间”所示，这也表明材料已达到完全固化。在50%的相对湿度下，两种丙烯酸乳液都表现出最快的固化效果。2小时内达到最终治愈。单组分湿固化异氰酸酯Suprasec 9611和含二甲苯的rubate 9511在3小时内达到最终固化。虽然这些固化曲线显示了典型的固化行为，但湿度和温度的增加将减少达到最终固化所需的时间。之前的工作已经证明了在底漆达到最终固化之前，在底漆上喷涂聚脲面漆的能力。(3)即使聚脲涂在潮湿或粘性的底漆上，聚氨酯基体系的附着力值也会增加。在这些情况下，可以假设底漆中残留的未反应的NCO基团有机会被共价结合到聚脲基体中，从而提高了附着力。
附着力
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6种底漆以5mil的厚度刷涂在干混凝土和湿混凝土上。在底漆涂抹1、3、6和24小时后，在底漆上喷洒聚脲面漆。测量了完整底漆和聚脲体系对干混凝土和湿混凝土的附着力值(图2)。对于干混凝土，注意到与Suprasec 9611、rubate 9511和二甲苯、Suprasec 9584和蓖麻油体系的附着力增加。两种丙烯酸体系的平均黏附值均低于300 psi，与未涂胶的黏附值相比略有下降。无底漆的聚脲系统对混凝土的平均附着力为400psi。
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与干混凝土数据相比，湿混凝土总体上导致了较低的附着力值(图3)。在底漆前，混凝土被水浸透了，测试条件代表了现场受水分污染的基板绝对最糟糕的情况。聚脲对无底漆混凝土的黏附值平均为100 psi。当底漆在聚脲面漆之前使用时，附着力有了全面的改善。使用supprasec 9611或supprasec 9259和水系统可获得最大的附着力。对于两种单组分体系，24小时后粘附性都有改善的趋势。本研究未对超过24小时的数据进行评估，尽管此前已显示其可产生良好的粘连我们相信，超过24小时，在商业或工业环境中，固化底漆被污染的机会可能很大。
目视检查
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附着力测试完成后对测试台的目视检查可以提供关于底漆和面漆附着力性能的极为重要的信息。附着力测试仪和从混凝土块上“拉下来”的小车显示在图4的照片中。
此外，在涂聚脲面漆前的1小时和24小时内，干混凝土和湿混凝土都涂上了胶泥，然后将胶泥从胶泥中取出拍照(图5,6)。胶泥上显示的深色颗粒实际上是从混凝土块中拉出的混凝土碎片。这种类型的混凝土破坏是非常希望的，因为它表明底漆已成功渗透到基材中。照片中出现白色的娃娃并没有移除任何混凝土。可见，聚脲涂层呈白色，说明底漆效果不佳。
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在图5中，图左边的娃娃比右边的娃娃有更多的具体故障。这是意料之中的，因为湿砖的附着力值通常比干砖低。在图5中，Suprasec 9611和Suprasec 9584和蓖麻油提供了最大的混凝土破坏。丙烯酸#1和丙烯酸#2显示的混凝土破坏量最少。
图6展示了在湿底漆和干底漆砖上进行24小时聚脲面漆的小车试验样品。再一次，图左边的干样比右边的湿样显示出更多的具体破坏。对比两张图可以看出，24小时的试件比1小时的试件具有更高的混凝土破坏浓度。涂有聚脲的聚氨酯系统的支架在3和6小时后也出现了高水平的混凝土破坏。这表明存在一个大的面漆应用窗口。
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结论
在聚氨酯、聚脲或混合涂层下使用底漆是提高涂层系统性能的关键步骤，特别是在遇到困难的基材时。底漆不仅可以提高与基材的附着力，还可以消除面漆应用过程中可能出现的水分污染。由于单组分产品在现场使用更加方便，亨斯曼公司开发了一种单组分湿固化MDI, superec9611，具有低粘度，低发泡的特点，不含VOC。
确认
作者要感谢Anita Conway和David Balkevitch在准备测试材料方面的宝贵帮助。188金宝搏bet官网作者也要感谢奥本山物理测试实验室和分析测试实验室的服务。
本论文代表聚氨酯工业中心(CPI)在华盛顿堡举行的聚氨酯2009技术会议上发表。
