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印纸用聚氨酯亮光涂料的研制与研究

2015/2/9 11:29:29
文章来源:网络

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  罗建玲(广州钧均化工有限公司,广东广州511340)

  摘要:介绍了印纸用聚氨酯涂料的制备方法,讨论了树脂、固化剂类型及交联速率和分支结构对产品性能的影响,结果表明:该涂料的耐溶剂性、耐磨性优异。

  关键词:聚氨酯亮光涂料;耐溶剂性;耐磨性

  中图分类号:TQ630.7文献标识码:A文章编号:1009-1696(2013)02-0048-03

  0·引言

  改革开放以来,随着人民生活水平不断提高,居室装潢布置档次也逐渐提高,从而对木器家具的创意设计提出了新的要求,自然对现代木器家具的品种、质量与档次也提出了更高要求[1-2]。贴纸家具以仿木纹逼真,价廉物美受到广大消费者的青睐,但贴纸家具用涂料高端市场却一直被国外涂料公司占领,使得家具厂成本居高不下,为了降低家具厂生产成本,提高企业效益,也为了迎合市场需求,我们开发了印纸用聚氨酯涂料。本文重点研究了聚氨酯亮光面漆的耐溶剂性和耐磨性,分析了树脂、固化剂类型以及交联速率、交联程度和分支结构对产品性能的影响,并且通过大量实验,最终制得了抗划伤、耐溶剂、耐磨的聚氨酯亮光面漆,且其印刷适性(快干,满足流水线要求)已完全能取代进口产品,工业化生产得到客户的肯定。

  1·实验部分

  1.1原料

  A组分:改性丙烯酸树脂、改性聚酯树脂、醛酮树脂、氯醋树脂、溶剂,均为工业级。助剂,迪高、斯洛克;

  B组分(固化剂):TDI加成物、TDI三聚体、HDI三聚体;

  稀释剂:甲苯、二甲苯、醋酸乙酯,均为工业级。

  1.2实验设备

  SFJ-400研磨搅拌分散多用机,上海现代环境工程技术有限公司;漆膜制备器,上海普申化工机械有限公司;手提式蔡恩杯,台湾。

  1.3配方

  聚氨酯亮光面漆A组分配方见表1。

  表1聚氨酯亮光面漆A组分配方

  聚氨酯亮光面漆配套固化剂配方见表2。

  表2聚氨酯亮光面漆配套固化剂配方

  聚氨酯亮光面漆配套稀释剂配方见表3。

  表3聚氨酯亮光面漆配套稀释剂配方

  1.4涂料的配制及涂布

  将A组分与B组分按以下施工配比制漆,m(A组分)∶m(B组分)=100∶30,100∶40,100∶50并用稀释剂将黏度调至16s,将调好的涂料用50μm漆膜制备器均匀涂布于纸张上,在150℃烤箱中烤3min,或120℃烤箱中烤10min后取出,略等片刻,用棉纱布蘸丁酮(MEK)在纸上来回擦拭,以漆膜破坏程度(失光、掉色)来判断其耐溶剂性;以JM-1型漆膜耐磨仪测试其耐磨性,并用3M胶带黏剥测试其是否好离型。

  1#A组分配1#、2#、3#B组分干速均可,但耐磨性不是很好;3#A组分表面结皮太快,不利于现场操作;4#、5#、6#A组分配1#、2#、3#B组分干速均可,但耐磨性以6#A组分配1#B组分最好。4#、5#、6#A组分配4#B组分干速稍慢,因此配方中需加大催干剂用量,根据现场操作来看,油漆表面应结皮慢,印制后,漆膜实干快,提高印刷速度,最终确认6#A组分配1#B组分为最佳组合,且m(A组分)∶m(B组分)=100∶40时,漆膜耐磨性、耐溶剂性均可,且满足印刷厂线上操作要求。目前该产品已工业化生产2年,完全取代进口产品,降低了印刷厂成本,提高了效益,受到客户好评。

  1.5聚氨酯亮光面漆的性能指标

  聚氨酯亮光面漆的性能指标见表4。

  表4聚氨酯亮光面漆的性能指标

  2·现场应用注意事项

  (1)夏天用夏用稀释剂,冬天用冬用稀释剂;

  (2)若纸张粗糙,可用纸张封闭漆打底,再涂布PU亮光面漆;

  (3)若客户要求不同光泽,可添加消光浆,调整至所需光泽度;

  (4)若客户要求产品耐黄变(印制浅色图案),采用HDI三聚体固化剂;

  (5)若客户对面漆耐溶剂性、耐磨性要求较高,也可用纸张封闭漆打底,再涂布PU亮光面漆。

  3·结果与讨论

  要提高聚氨酯亮光漆膜的抗划伤性、耐磨性、耐溶剂性,就必须使漆膜表面具备足够的抗拉、抗压应力,也就是其表面所表现的柔韧性及刚性要有一个合理的平衡点,在刚性与柔性的结合上,采用丙烯酸与聚酯进行接枝反应,可使硬度、柔韧性和其它性能达到平衡,因为聚酯本身有少量的C=C键,它们可与丙烯酸单体进行共聚合[3]。

  3.1改善刚性方面

  可选择一些玻璃化温度较高的单体聚合的丙烯酸树脂,如丙烯酸、甲基丙烯酸等单体聚合的树脂其硬度高,干燥迅速,抗张强度大,延伸率低。另外,相对分子质量的分布及大小也很重要,相对分子质量分布均匀则所表现的性能较均一,较低的相对分子质量在漆膜干燥过程中,不会有很大的收缩,这对漆膜的耐“下陷”有较大帮助,但聚合反应的丙烯酸树脂的官能团分布较随机,这在一定程度上影响了其与固化剂反应的架桥密度,因此考虑一个与之相容的聚酯树脂进行接枝必不可少。

  3.2改善柔性方面

  聚酯树脂自身的韧性特点,可使漆膜表面富有弹性,提供抗拉能力,但缩合反应的聚酯其官能团的分布较有规则,而为了达到致密的架桥率,宜选择有分支结构,且分支较多的聚酯树脂。

  总之,要提高漆膜的耐磨性,就必须做到漆膜刚柔相济,又硬又韧。

  3.3固化剂的影响

  TDI加成物或其三聚体,对交联速度有帮助,其表现的干速、硬度较理想,但其交联质量比不上HDI三聚体系固化剂,从而导致抗划伤性、耐磨性不理想,且耐候性不佳,然而HDI系固化剂固化慢,过慢的交联速率易产生许多漆膜弊病,如暗泡、起皱等,且印刷速度低,降低生产效率[4]。

  为了解决以上问题,需要催化其反应速度,但如果采用一般的金属催干剂,其类型、用量要严格控制,否则适用期太短,导致涂料报废,所以在选择催干剂时要慎重考虑其对适用期的影响及催化促进效率。

  3.4A、B组分配比的影响

  固化剂用量高,漆膜干速、耐溶剂性均要好些,但若其比例太高,适用期短,不利于现场操作且成本高,客户也不愿接受。固化剂用量过少,漆膜干速慢,同样也不利于现场提高印刷速度。固化剂应有一个适当的用量来兼顾漆膜性能,客户现场应用以及产品成本等。

  漆膜的耐磨性和漆膜的摩擦系数也有关系,加入蜡或含氟表面活性剂可以降低涂膜的表面张力,从而降低漆膜摩擦系数,增加其耐磨性[5]。

  4·结语

  通过树脂、助剂等材料及其配比的科学设计,研制出耐磨、耐溶剂的印纸用聚氨酯亮光面漆,该产品性价比高,竞争力强,性能满足客户要求,已完全取代进口产品获得工业化生产,受到客户好评。

  参考文献

  [1]耿耀宗.现代木器家具漆生产技术与实用配方[M].第2版.北京:中国轻工业出版社,2007:1-3.

  [2]戴信友.家具涂料与涂装技术[M].第2版.北京:化学工业出版社,2008:268.

  [3]周罕.抗划、耐磨2KPU亮光产品的制备[J].中国涂料,2005(02):25-26.

  [4]虞兆年.涂料工艺[M].第二分册.北京:化学工业出版社,1999:350.

  [5]洪啸吟,冯汉保.涂料化学[M].北京:科学出版社,1997:129.

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