印纸用聚氨酯涂料的研制

   日期:2022-02-11     浏览:167    
核心提示: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
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,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。

聚氨酯亮光面漆配套固化剂配方见表2。

聚氨酯亮光面漆配套稀释剂配方见表3。

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16 s,将调好的涂料用50 μm 漆膜制备器均匀涂布于纸张上,在150℃烤箱中烤3 min,或120℃烤箱中烤10 min 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,终确认6#A 组分配1#B 组分为佳组合,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。

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。
3.4 A、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。
 









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