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高性能水性木地板涂料 一种具双组分物理特性的易于施工的单组分配方

高性能水性木地板涂料 一种具双组分物理特性的易于施工的单组分配方

时 间: 2020-04-27

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摘 要:作者:EvaTejadaRosales,科思创公司;BertaVegaSan…

作者:Eva Tejada Rosales,科思创公司;Berta Vega Sanchez,科思创德国公司;Makoto Nakao,科思创公司;Steven Reinstadtler,科思创公司;Adam Miller(实验室助理),科思创公司

 

预计2018到2023年,实木地板用聚氨酯涂料的年复合增长率为 5.5%。根据ChemQuest的美国涂料协会美国市场的分析报告,该增长为美国同期国内生产总值(GDP)预估值的两倍多。这将包括住宅和商业细分市场,新的未完工的木地板安装和已建环境中现有木地板的维修。

 

这些涂料通常是单组分(1K)溶剂型或双组分(2K)水性(WB) 聚氨酯(PUR)涂料。在过去,1K溶剂型聚氨酯涂料是木地板的主要涂 料产品,聚氨酯涂层地板非常耐用,且具有非常理想的温暖外观。然而,随着更严格的挥发性有机化合物(VOC)法规的出台,以及人们对低气味涂料的需求,2K水性聚氨酯逐渐作为高性能涂料被用于木材上。这些涂层具有耐久、耐沾污、易清洁、可调整光泽等级、提高与反应性 基材的附着力和增强的表面美观等性能。然而,他们的双组分需要在工作现场进行测量,再混合,才可以使用。这种类型的配方通常会有有限的活化期,若要重涂,则可能需要在涂第二层之前将前一层的涂层擦掉。2K体系中未用完的涂料只能报废,也增加了废料处理的额外成本。

 

一种新的水性技术,使得1K木地板涂料也能具有与2K配方相似的性能。这项新技术基于一种创新的聚氨酯分散体(PUD),使得涂料的涂 覆工作可由经验不足的人员来进行。此外,未使用的材料可以带到其他工作地点,因为它们的活化期也不再是问题。

 

 

新树脂

Bayhydrol®UH 2874是针对水性树脂的需求而开发的,该树脂可以配制成1K聚氨酯木地板涂料,同时仍保持2K木地板涂料的性能。这种新的PUD使1K水性地坪涂料具有高性能涂料所需的物理性能,如优异的抗黑色鞋跟痕迹性(BHMR)、良好的耐化学性、耐磨性、封闭性和良好的物理干燥性能。

 

除了特殊的物理特性外,它也具备了创新的化学性。 Bayhydrol UH 2874由40%的生物基材料组成, 树脂的主链含有双键(不饱和)。双键的空气氧化导致涂层交联,从而改善了物理性能。该树脂的化学性质和某些物理性质如表1所示。这种树脂固化的漆膜具有较好的延伸率。

 

新型树脂制备的1K涂料与标准2K聚氨酯涂料的比较

我们比对了新聚氨酯树脂在哑光和光泽配方中的性能与标准2K水性聚氨酯配方进行了对比。涂层的配方组成、液体树脂性能、漆膜的物理性能和化学性能见表 2。2K水性配方可制成具有优异耐化学性的光泽涂料。哑光1K水性配方配制了低光泽、低硬度的涂料涂层,其耐化学性也只略微降低了一点,这情况在哑光2K配方中也会出现。高光泽1K水性配方制备的高光泽、低硬度涂层,具有与2K配方相同的耐化学性。三种配方的干燥时间相似。与2K配方相比,基于新树脂的配方的最终固化时间得到了改善。所有涂层的BHMR性能都很好。

 

 

使用新树脂的1K涂料与市售的标准1K和2K 涂料的比较

图1给出了新树脂在涂料配方中的性能与市售标准1K和2K地板涂料的对比。与2K配方相比,使用新树脂 的配方干燥速度更快,活化期也更长。耐化学性和 BHMR未产生显著影响。使用新树脂的配方也具有与1K配方相同的干燥时间和活化期。耐化学性、耐磨性和BHMR性能都得到了改善。

 

 

新树脂与1K和2K丙烯酸/聚氨酯配方的比较

在1K和2K涂料配方中,将新树脂与自交联聚丙烯酸树脂(PAC)进行了一系列实验比较。这种新树脂提供了一种更硬、更高光泽的涂层,它们的耐溶剂性相似。唯一的负面结果是,暴露在标准乙醇中时,涂层会变白和软化(表3)。

 

 

新配方需要添加少量的助溶剂

涂料市场将继续致力于实现超低VOC的配方。配方设计者的目标是每升100克,有些提议目标是低至每升50克。这对需要成膜助剂才能形成连续漆膜的水性配方提出了挑战。虽然这种新树脂在无孔基材上很容易达到每升100克的目标,但在一些多孔基材方面则仍具挑战。使用新树脂开发了低VOC的涂料配方,即使在最困难的多孔基底上,也可制备VOC小于100克/升的涂料。

 

 

结论

一种新的树脂可用来制备1K低VOC地坪涂料,其性能与2K地坪涂料相同。这些1K涂料具有优异的耐溶 剂性、BHMR性、耐磨性、阻隔性和良好的物理干燥特性。将这些配方与市场上现有的1K标准地坪涂料和 2K标准地坪涂料进行了比较。当耐磨性较低时,与2K配方相比,新1K配方的干燥速度更快,并且具有无限的活化期。它也优于几种自交联丙烯酸涂料。

 

这些结果表明,在1K系统的易用性方面,最终性能的折衷是最小的。2K水性聚氨酯具有最好的综合性能,但1K体系干燥更快,也更易混合和使用。

 

 

BayHydrol®和Bayhydur®是Covestro的注册商标。

 

 

 

 

§本文章来自PCI中文版2020年4月刊,未经授权不得转载。

 

 

 

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