外面的环境很艰难，尤其是对那些无法免受自然元素侵袭的金属来说。在选择用于建筑、汽车、防护和工业金属市场的直接接触金属(DTM)涂层时，配方商越来越多地转向水性聚氨酯技术。在他们的必备清单中，最重要的是能够提供良好的金属基体附着力、防腐蚀、易于应用和外部耐久性特性的涂料。

与传统金属涂层相比，单组分(1K)水性聚氨酯涂层技术具有良好的附着力、耐腐蚀性、更快的应用时间和低气味等特点。拜耳材料科学188金宝搏bet官网有限责任公司的研究人员希望证明，在苛刻的建筑和工业应用中，这种有前途的涂层技术可以在金属基材上发挥作用。

作为一个起点，我们的研究人员开始评估1K水性聚氨酯涂料与水性丙烯酸和溶剂型醇酸涂料在使用ASTM标准进行严格测试时的附着力和耐腐蚀性。

溶剂基醇酸涂料传统上用于DTM涂料。这些产品提供一定程度的防护腐蚀性条件，但表现出低劣的附着力和耐湿度。

考虑到这些传统的溶剂型涂层的限制，拜耳的科学家们开始寻找一种涂层技术，它结合了耐腐蚀性和良好的附着力，易于使用，易于现场修复，低至零VOCs和低能源需求。

他们开发并测试了一层DTM 1K水性聚氨酯配方，并将其与市售水性丙烯酸和溶剂型醇酸涂料进行了比较。该涂层应用于三种类型的钢板，并测试附着力，克利夫兰冷凝器耐湿度和耐盐雾腐蚀。

涂层被应用到这些钢板上:

•B952−(磷酸锌处理)钢;

•B1000−(磷酸铁处理)钢;而且

•冷轧钢材。

接下来，使用以下标准对涂层进行测试:

•附着力(ASTM方法D3359):样品在室温下固化一周，然后测试交叉粘着力。

•克利夫兰冷凝器耐湿性(ASTM D4585):样品在环境温度下固化一周，然后放置在35°C和100%湿度的机柜中500小时。进行交叉附着试验，报告结果为耐湿性。

•耐盐雾腐蚀(ASTM B117-97):将有分数的样品放置在盐雾箱中，在40°C下连续喷洒盐水500小时。从机柜中取出钢样，沿着刻痕线刮刮涂层，以确定生锈的程度，以及涂层与基体是否有分层。

研究表明，与市售的丙烯酸或醇酸基涂料相比，DTM 1K水性聚氨酯配方具有最佳的性能，同时具有低气味、低能耗要求、易于应用和易于现场修复等优点。

耐蚀性好是因为树脂化学成分还是涂料配方?

正如这些测试一样，我们想要确定1K水性聚氨酯的优异性能是树脂化学还是涂料配方组成的结果。

研究人员选择了四种不同的水性丙烯酸，他们认为它们可以用于DTM涂料，并在之前的测试中使用与水性聚氨酯相同的配方配制涂料。

腐蚀测试表明，四种丙烯酸基涂层中的三种在磷酸锌处理钢板上表现良好(图1)。

图1按此放大

科学家们惊讶地发现，在盐雾中浸泡500小时后，一层涂层从钢测试板上剥落，而其他三层表现更好。丙烯酸基涂料在磷铁钢板上的耐蚀性较差。性能最低的是冷轧钢板。基于这些测试，研究人员确定，当以相同的方式配制时，水性丙烯酸涂料的性能根本不如水性聚氨酯。

从那里，研究人员开发了混合1K水性聚氨酯和水性丙烯酸酯的配方。在商业应用中，这是一种常见的方法，因为它试图创建一种配方混合物，既能实现聚氨酯基涂料的更高性能，又依赖于丙烯酸基涂料的较低成本。

研究人员用聚丙烯酸酯取代了标准的DTM聚氨酯配方。在本次测试中，以下混合物应用于相同的基材，并使用之前的标准进行测试:

•100%的聚氨酯;

•25聚氨酯:丙烯酸;

•50:50聚氨酯:丙烯酸;

•25:75聚氨酯:丙烯酸。

为了保证一致性，在这些配方中，系统固体和颜料到粘合剂的浓度保持相同。使用与之前相同的工艺对涂层进行了测试。与预期的一样，所有配方对钢和铝基材都表现出良好的附着力。聚氨酯含量较高的配方在抗腐蚀方面表现更好。事实上，聚氨酯比例最高的配方具有最高的耐蚀性。

图2按此放大

根据腐蚀测试，聚氨酯含量低于50%的配方会降低耐腐蚀性能(图2)。

结论

无论是用于外部(邮箱，草坪家具等)还是内部(管道，结构支撑等)应用，金属都很容易受到元素的影响，没有适当的涂层。1K水性聚氨酯涂料的性能有助于保护金属基材，特别是在商业，工业和住宅市场。

与现有的丙烯酸基涂料相比，1K水性聚氨酯涂料为建筑业主、承包商和diy者提供了显著的好处，包括更好的耐腐蚀性、低VOCs、低气味、低能源要求和易于现场修复。

研究的1K水性聚氨酯涂层树脂具有易于应用、良好的防腐蚀性能和对金属基体的良好附着力。事实上，对湿度、盐雾和附着力的严格测试表明，水性聚氨酯和水性聚氨酯共混物具有优异的耐湿性、优异的耐腐蚀性和比目前水性丙烯酸酯或溶剂型醇酸更好的附着力。n

作者要感谢Lindsey Shaffer的实验室工作，没有他们，这篇论文就不可能完成．