2KPU涂料交联度的影响因素

1 引言
2K PU 是最常见的涂料品种之一。其交联度的大小直接影响了涂膜的性能。2K PU 交联度通常的试验方法有凝胶分率试验方法、高锰酸钾点滴法及涂膜性能测试等。凝胶分率试验方法的具体操作如下：①将1.0 ～1.5 g 涂膜包裹在滤布中，称量为m0；②60 ℃冷凝回流下，在甲醇∶ 丙酮为1 ∶ 1 的溶剂中放置5 h；③取出涂膜包，在105 ℃下烘烤30 min 后称量m1；④涂膜的凝胶分率为：（m1 /m0）×100%，凝胶分率试验方法评价了涂膜的交联密度。高锰酸钾滴定法采用高锰酸钾滴定在涂膜的表面，经过特定的时间后观察涂膜变色后的色差等。涂膜性能的测试同样能反应出涂膜交联密度的高低。例如硬度的高低、耐溶剂性的好坏、耐化学品性的好坏等，也间接地反映了涂膜交联程度。本文为了快速地比较，采用5 mol / L 的NaOH 滴定在涂膜的表面，在25 ℃及70%的相对湿度下放置24 h，再观察涂膜表面的发白、失光情况。具体评价方法见表1。

2 试验部分
2.1 仪器和试剂
DISPERMAT 高速分散机（VMA-GETZMANN）；光泽及雾影仪、25 μm 细度板（BYK-Gardner）；DisperserDAS 200 振荡分散仪（Lau GmbH）。丙烯酸树脂、固化剂、消光剂、分散剂、流平剂、各种溶剂（工业级）、Dabco T-12（气体化工）等。
2.2 清漆及固化剂的配制
清漆及固化剂配方见表2。

2.3 增加固化剂添加量的试验
按表2 所列的配方将清漆、固化剂和稀释剂混合，静置5 min 后喷涂，并置于70 ℃烘箱中烘烤75 min，取出冷却后再加烘60 min。

2.4 延长烘烤时间的试验
按表2 所列配方配制清漆后，于不同的条件下干燥，见表4。

2.5 调整固化剂种类的试验
换用不同的固化剂配漆，并按表5 所列配方配漆后，静置5 min 后喷涂，并置于70 ℃烘箱中烘烤75min，取出冷却后再加烘60 min。

2.6 配漆后放置时间长短的试验
按照清漆∶ 固化剂∶ 稀释剂为100 ∶ 33 ∶ 50 的配比配漆后，如表6 所列静置不同的时间后喷涂，并置于70 ℃烘箱中烘烤75 min，取出冷却后再加烘60 min。

2.7 膜厚对涂膜性能的影响
按照清漆∶ 固化剂∶ 稀释剂为100 ∶ 33 ∶ 50 的配比配漆后，静置5 min，喷涂不同的道数，控制不同的膜厚（干膜），如表7 所列，并置于70 ℃烘箱中烘烤75min，取出冷却后再加烘60 min。

2.8 补加催干剂的试验
按表8 所列配方，补加入一定量的T-12 催干剂，配漆后，静置5 min 喷涂样板，并置于70 ℃烘箱中烘烤75 min，取出冷却后再加烘60 min。

3 试验结果
3.1 固化剂配比对涂膜耐碱性的影响
过多的固化剂可能会与空气中水汽反应，从而影响涂膜交联度。表3 所列的配方配制的涂料，在干燥条件相同的条件下，其耐碱性的结果见表9 及图1。

固化剂过量一定的比例，涂膜的耐碱性会有所提高，但固化剂过量过多时，涂膜的耐碱性反而下降。
3.2 烘烤时间对涂膜耐碱性的影响
表4 所列的涂料烘烤不同的时间后，其耐碱性的结果见表10 和图2。

延长烘烤时间，涂膜的交联密度增加，涂膜的耐碱性有明显的提高。但烘烤时间过长，涂膜在高温下可能有少量分解，耐碱性反而缓慢下降。从表10 还可以看出，强制干燥后的涂膜耐碱性要优于自然干燥的涂膜（见图3）。

3.3 不同固化剂种类对涂膜耐碱性的影响
按表5 所列，采用不同的固化剂配制的清漆，其耐碱性结果见表11 及图4 所示。

不同的固化剂对涂膜的耐碱性有影响。其中固化剂2 及固化剂3 有较好的表现。
3.4 配漆后放置不同时间对涂膜耐碱性的影响
涂料配制后，按表6 所列放置不同的时间后再喷涂并干燥，其耐碱性（强化至84 h），结果见表12 及图5。

涂料配制后，熟化一定的时间（30 min），涂膜的耐碱性略有提高。熟化时间过长，性能略有下降。
3.5 膜厚对涂膜耐碱性的影响
涂料配制后，按表7 所列喷涂不同的膜厚，干燥后其耐碱性（强化至84 h）结果见表13 及图6。

涂膜的耐碱性随膜厚增加而略有下降，这可能是由于膜厚增加，下层的溶剂更难挥发等因素引起的。
3.6 催干剂添加量对涂膜耐碱性的影响
据表8 所列，加入不同量的催干剂的清漆喷涂并干燥后，其耐碱性的结果见表14。

从表14 可见，催干剂加入量对涂膜最终的耐碱性影响很小。
4 结语
涂膜的耐碱性从一定程度上反应了涂膜的交联度。从试验结果可见：固化剂过量5% ~ 10%，涂膜的耐碱性会有所提高；延长烘烤时间，涂膜的交联密度增加，涂膜的耐碱性有明显的提高；烘烤时间过长，涂膜的耐碱性反而缓慢下降；强制干燥后的涂膜的交联密度要优于自然干燥；涂料配制后，熟化一定的时间（30min 以内），涂膜的耐碱性略有提高。不同的固化剂对涂膜的耐碱性有影响。三聚体类的固化剂的交联密度要优于缩二脲，HDI 固化剂要略优于IPDI 固化剂。