雙組分聚氨酯水性漆起泡原因分析及預(yù)防方法

隨著行業(yè)對(duì)“油轉(zhuǎn)水”的大力推進(jìn)，越來(lái)越多的人們將目光放在了水性漆的發(fā)展，應(yīng)用與研發(fā)當(dāng)中。其中水性雙組分聚氨酯面漆以水作為分散介質(zhì)，不僅具有無(wú)毒、不燃、不污染環(huán)境、節(jié)省能源等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)涂膜性能、耐溶劑性和耐化學(xué)性可與溶劑型雙組分聚氨酯涂料相媲美，受到涂料行業(yè)的廣泛關(guān)注。但是水性雙組分聚氨酯漆在干燥成膜過(guò)程中特別是涂層較厚時(shí)，很容易產(chǎn)生氣泡，形成起泡、縮孔、針孔、疵點(diǎn)等弊病，嚴(yán)重降低涂層的保護(hù)和裝飾性能。

造成起泡的原因相當(dāng)復(fù)雜，一般是由于涂料上層上的水部分揮發(fā)后黏度迅速上升，使得下層水不易揮發(fā)出去，而留在涂層中，一旦溫度再升高，便可突發(fā)性地氣化形成氣泡冒出來(lái)，并在表面被穩(wěn)定和截留，即使氣泡沖出表面，由于不能流平，也會(huì)留下缺陷（例如針孔）；還有一些副反應(yīng)也會(huì)使漆膜起泡等。解決水性雙組分聚氨酯涂料的起泡問(wèn)題是推動(dòng)水性雙組分聚氨酯涂料廣泛應(yīng)用的一個(gè)重要前提。

小編今天主要從閃干時(shí)間、膜厚、溶劑揮發(fā)量等方面的實(shí)驗(yàn)，提出一些措施來(lái)避免起泡的問(wèn)題。

1、水性雙組分聚氨酯成膜機(jī)理

水性雙組分聚氨酯體系涂料的基本交聯(lián)反應(yīng)為：HO—R1（多元醇樹(shù)脂）+ R—NCO (異氰酸酯樹(shù)脂)→ R—NH—CO—O—R1 式

(1)異氰酸酯樹(shù)脂與多元醇樹(shù)脂混合后即發(fā)生以上化學(xué)反應(yīng)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。要形成良好的膜主要經(jīng)歷以下幾個(gè)步驟：

漆膜弊病的產(chǎn)生是涂料噴涂后， 由于漆膜表面溶劑揮發(fā)速度快于內(nèi)部， 故表面漆膜交聯(lián)反應(yīng)速度也稍快于內(nèi)部。如果小相對(duì)分子質(zhì)量物質(zhì)及產(chǎn)生的氣體可以在表面漆膜交聯(lián)之前揮發(fā)，則可避免產(chǎn)生針孔、暗泡等瑕疵。在水性雙組分聚氨酯體系涂料中還存在一種副反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生CO2，它也是水性雙組分聚氨酯體系涂料形成針孔、暗泡等漆膜弊病的主要原因之一，所以如何防治CO2 的產(chǎn)生及溢出也就顯得比較重要。副反應(yīng)的反應(yīng)式為：R—NCO (異氰酸酯樹(shù)脂) + H2O→ R—NH2 + CO2↑ 式(2)

2、成膜樹(shù)脂的影響

水性雙組分聚氨酯面漆的成膜樹(shù)脂為水性丙烯酸樹(shù)脂和聚氨酯。水性丙烯酸樹(shù)脂依據(jù)制備方式的不同，通常可分為2 類(lèi)：乳液型和分散體型。乳液型是丙烯酸酯類(lèi)單體在水中使用乳化劑進(jìn)行乳液聚合直接制得；分散體型是通過(guò)丙烯酸及其它單體在合適的溶劑中聚合，經(jīng)中和加水乳化制得。乳液型具有較快的干燥速度，但光澤不好。而分散體型正好相反，分散體型的丙烯酸樹(shù)脂在光澤與硬度上都要更加由于。作為面漆，一般推薦選用光澤較好的水性丙烯酸分散體型樹(shù)脂作為成膜樹(shù)脂。

3、閃干時(shí)間的影響

為了減少氣泡的產(chǎn)生， 都要保證濕漆膜在室溫條件下有一定時(shí)間的溶劑揮發(fā)時(shí)間（稱(chēng)為閃干時(shí)間或流平時(shí)間），即延長(zhǎng)進(jìn)烘箱前干燥的時(shí)間，一般認(rèn)為增加閃干時(shí)間是避免或減輕涂裝中針孔、暗泡產(chǎn)生最方便和有效的方法。因?yàn)閷?duì)于水性雙組分聚氨酯面漆漆膜厚度＜40 μm 時(shí)一般不會(huì)產(chǎn)生針孔，而＞40 μm 就很容易產(chǎn)生針孔，主要原因是當(dāng)漆膜表干時(shí)，漆膜內(nèi)的溶劑（主要為水），尚未完全溢出。在烘烤過(guò)程中溢出，最后產(chǎn)生漆膜缺陷。在測(cè)試實(shí)驗(yàn)中，使干漆膜厚度為(40±3) μm。測(cè)試發(fā)現(xiàn)施工后室溫閃干至少20 min，漆膜才能平整光滑，沒(méi)有缺陷。

4、漆膜厚度的影響

漆膜厚度越厚，漆膜下部的水越不容易揮發(fā)，本實(shí)驗(yàn)主要考察了一系列漆膜厚度，在不同閃干時(shí)間下，對(duì)漆膜起泡的影響。

漆膜厚度在40 μm 左右時(shí)，閃干20 min 漆膜平整光滑，不起泡。當(dāng)漆膜厚度＞80 μm 時(shí)，閃干時(shí)間至少90 min。說(shuō)明漆膜厚度增大之后，漆膜表面已經(jīng)表干，但內(nèi)部的溶劑（主要為水）、副反應(yīng)產(chǎn)生的氣體（CO2）等易揮發(fā)物質(zhì)還沒(méi)有完全溢出，在后面的干燥過(guò)程中，將漆膜表面頂起形成小泡。因此，在實(shí)際涂裝時(shí)，要想獲得比較好的漆膜（≥60μm），至少要室溫閃干1 h。

5、溶劑揮發(fā)量的影響

前面討論了漆膜起泡與閃干時(shí)間、漆膜厚度的關(guān)系，這些都與溶劑的揮發(fā)量成正比。涂料被施工后，設(shè)定濕漆膜的溶劑含量為100%，試驗(yàn)溶劑揮發(fā)量與時(shí)間的關(guān)系，考察其對(duì)漆膜外觀的影響，見(jiàn)圖1。從圖1 看出，當(dāng)膜厚為30~40 μm 時(shí)，在室溫下閃干脫水率達(dá)到50%，再放入65 ℃烘箱強(qiáng)制干燥，即可不起泡。當(dāng)漆膜厚度增加到＞60 μm 后，脫水率要超過(guò)90%，才能不起泡。說(shuō)明水性雙組分聚氨酯面漆在施工過(guò)程中漆膜厚度最好控制在＜40 μm，否則很容易出現(xiàn)漆膜弊病。

最后小編想說(shuō)對(duì)于水性雙組分聚氨酯面漆， 首先選擇光澤較好的樹(shù)脂體系。在施工中，當(dāng)漆膜膜厚＜40 μm 時(shí)，閃干時(shí)間至少需要20 min。當(dāng)漆膜厚度＞40 μm 時(shí)，閃干時(shí)間要足夠長(zhǎng)，保證濕漆膜中溶劑（主要是水）的揮發(fā)量達(dá)到一定值才可強(qiáng)制干燥，最后得到理想的漆膜。

家居行業(yè)技術(shù)咨詢(xún)電話13301505755

文章來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

凱康化工

歡迎關(guān)注家居薈

長(zhǎng)按二維碼即可關(guān)注家居薈公眾號(hào)，了解更多更有用和有趣的家居知識(shí)！