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工艺应用 2021涂料产业研究报告 总第18期
PROCESS AND APPLICATION
合物分子上至少分布有2个以上的羟基，确保体系有较 高光泽，但粒径过小，粒子间的空隙变小，粒子运动困
高的交联密度形成更致密的网络结构，赋予涂层较高的 难会造成体系粘度过高而影响涂料的施工性能，当两者
光泽及综合性能。同时水性羟基丙烯酸分散体与异氰酸 达到平衡点时能获得良好的施工性能及涂膜性能。因此
酯固化剂的相容性则影响着涂膜外观及装饰性能，良好 选择粒径小而粘度适中的水性羟基丙烯酸分散体可提高
的相容性才能得到粒子粒径小而均一的稳定乳液体系， 对颜料的润湿性，有利于涂料制备过程中和异氰酸酯固
成膜时利于固化剂与羟基丙烯酸分散体充分接触扩散， 化剂的充分混合及后续施工宽容性，从而获得较高的涂
促进-NCO基与-OH基的反应速度，降低成膜后期副反 膜光泽及综合性能。
应的发生几率，有利于提高交联密度，得到良好涂膜外 分散体的Tg决定了羟基丙烯酸分散体的聚集状态，
观，其中羟基丙烯酸分散体的粒子结构、乳化能力及Tg 对涂膜硬度及柔韧性有较大影响，Tg较低的聚合物链
影响着两者的相容性。因此选择羟基丙烯酸分散体时既 段柔软，体系粘度低，聚合物链段运动相对容易，涂膜
要充分考虑其羟基含量，还要考虑分散体的粒子形态结 流平性好，也有利于和固化剂相互渗透进行交联固化反
构、乳化能力及Tg，尽量保证促进羟基与固化剂充分反 应，同时较慢的干燥速度有利于生成的二氧化碳气体容
应同时减缓和抑制固化剂与水发生副反应，这是制备水 易逸出涂膜表面避免出现涂装缺陷，得到良好的外观质
性双组分聚氨酯涂料的关键。 量，但涂膜硬度及耐水性较差，影响涂膜综合性能。随
粒径大的羟基丙烯酸分散体对异氰酸酯固化剂乳化 着分散体Tg的提高，分子链上刚性段含量增大，干燥时
和分散能力差，而且其分子链上的羟基分布也不均匀， 间缩短，涂膜硬度及综合性能得到改善，但过高的Tg也
部分羟基有可能被自己的分子链卷曲包覆而不利于与固 增加了分散体的极性，与固化剂相容性变差，同时随着
化剂-NCO基充分接触，难以参与固化反应而降低体系 交联反应的进行，体系分子量也增大致使Tg更高，分散
的交联密度，也容易使固化剂颗粒暴露在水中，提高与 体的自由体积也易被冻结而降低分子链段的活动能力，
水的接触面积而增大固化剂与水发生副反应的程度，易 影响成膜过程中分子链的扩散速度，不但部分羟基因为
出现胶凝现象导致涂膜产生气泡及光泽降低等弊病，而 被包裹而导致部分粒子来不及参与交联反应就失去流动
且粒径大也导致固化成膜后粒子间空隙大，平整度不 性，降低了分散体中-OH与固化剂-NCO的接触机会而
好，影响涂膜外观及光泽，耐水性降低。粒径小且分布 使涂膜交联密度下降，体系中残留大量未反应的-OH也
均匀的分散体明显提高分散和乳化异氰酸酯固化剂的能 使涂膜耐水性下降，相应大大增加了水与-NCO发生副
力，两者有较好的相容性，乳化粒子大小均一，获得稳 反应的机会，产生较多的二氧化碳气体难以快速消除易
定的乳液体系，能够延长活化期，一方面降低了掩埋在 形成气泡，涂膜外观及性能不佳，特别是Tg太高，导致
分散体颗粒内的羟基数量，提高羟基的利用率，有效促 涂膜附着力及柔韧性下降，也需要加大助溶剂用量帮助
进-NCO与-OH的交联反应，另一方面使固化剂颗粒单 涂料在低温条件下成膜，不利于降低体系VOC。一般选
位面积上的丙烯酸分散体粒子数目更多，减少固化剂的 择Tg在40℃左右的分散体可以达到性能平衡，在成膜扩
裸露面积，从而降低固化剂与水发生副反应的可能性， 散及交联反应前期，分子链段都有较强的活动能力，两
利于提高涂膜交联密度及降低涂膜起泡性，形成更致密 组分易于相互渗透扩散而进行充分交联反应，同时具有
的网状结构，而且随着粒径变小，在成膜过程中小粒子 适宜的干燥速度，小分子物质及反应泡能够及时挥发和
可以填充到大粒子的空隙之间，增大了乳液成膜的毛细 排出，降低起泡概率，获得良好的涂膜外观及性能。
管压力和粒子间的总表面积，促使残留水分快速挥发， 本试验选择Tg在40℃左右、粒径较小及羟基含量
也有利于粒子表面链端相互渗透而凝聚变形成膜，改善 较高的水性羟基丙烯酸分散体1#、2#、3#、4#制备涂
涂膜干燥性及致密性，易形成光滑致密的涂膜，从而提 料，施工配比按n-NCO/n-OH=1.5配漆，进行性能测
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