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
作者：Eva Tejada Rosales, Covestro公司; Berta Vega Sanchez, Covestro德国公司; Makoto Nakao, Covestro公司; Steven Reinstadtler, Covestro 公司; Adam Miller (实验室帮忙), Covestro 公司
预计自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之前的涂层擦掉。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），它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存在问题。
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，它的化学性也具有创新性。 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。
用新型树脂制备的1K涂料与标准2K聚氨酯涂料的比较
我们将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的基底上，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。
