水性聚氨酯固化剂在双组分涂料中的应用

      由于异氰酸酯基团很容易与水反应，许多年人们都认为它不能直接用于水性涂料，直到 20 世纪 80 年代末科学家才开始研究双组分水性涂料，在短短几年内双组分水性涂料已经大规模市场化了。德国拜耳（Bayer） 公司还因在这方面的突出贡献获得绿色化学总统奖（Presidential Green Award） 。

1 双组分水性聚氨酯涂料的涂膜问题

      水性聚氨酯固化剂可作为组分之一与另一含羟基组分反应固化成膜。聚氨酯固化剂包括 2 种类型：传统的多异氰酸酯和亲水改性过的多异氰酸酯。一般情况下，亲水改性的多异氰酸酯更容易在水中分散，而未改性的多异氰酸酯更加廉价，并且赋予涂膜更好的户外耐久性。经过亲水改性的多异氰酸酯固化成膜后，涂膜的耐水性能也会降低，为了解决这个难题，可以通过将亲水改性后的多异氰酸酯与含羟基或氨基的有机硅树脂反应，增强涂膜的耐水性。将含氨基的三甲氧基硅烷和聚乙二醇单醚改性异氰酸酯，与水稀释性丙烯酸树脂混合，制得的涂膜具有良好的保光性，并且提高了涂膜的耐水性能。

      异氰酸酯基团既能与羟基反应，还能和水反应，尽管与水的反应速率没有与羟基反应的速率快，但在过量的水中意味着有大量的异氰酸酯将与水反应掉，因为异氰酸酯与水反应后也能形成交联，所以可以加大异氰酸酯基团的量来减小与水反应的影响。但是与水反应后生产大量的脲基会使涂膜浑浊，而且产生的二氧化碳会使涂膜产生气泡和小孔，因此在应用中应该控制NCO/OH 的比例略大于 1。此外，封闭异氰酸酯也能解决这个问题。

2 混合双组分涂料时的注意事项

      在将两组分树脂混合的过程中也有许多问题需要考虑。在某些情况下，很难准确地计算适当化学计量比率，因此在混合过程中有可能会发生凝胶。一般两组分应在相似的黏度下混合，并且黏度较低效果较好。涂膜施工以后，水的挥发速率也会影响涂膜的性能，如果水挥发得较慢，那将有更多的异氰酸酯与残余水分反应，因此需要更大的 NCO/OH 比例才能够获得充分交联的涂膜。对于烘烤漆可以配置较低的 NCO/OH 比例，因为水能很快地从涂膜中挥发。