水性聚氨酯涂料干燥效率的影响因素

　　水性聚【jù】氨酯是以水代【dài】替有机溶【róng】剂作为分【fèn】散【sàn】介质的新型聚氨酯【zhǐ】体系，也称水分【fèn】散聚【jù】氨【ān】酯、水系聚氨酯或【huò】水基聚氨酯。水性聚【jù】氨酯以水为溶剂，无污染、安全【quán】可靠、机械性能优良、相容【róng】性好、易于改性【xìng】等优点【diǎn】。

　　聚氨【ān】酯(PU)是一类主链上含有氨【ān】基甲酸酯键【jiàn】重【chóng】复结构【gòu】单元的高分子【zǐ】化合【hé】物。水性聚氨酯(WPU)是【shì】指PU在溶于水或者分【fèn】散于水中而形成的乳液。由于WPU是以水【shuǐ】为分散【sàn】介质的【de】，所以具有无毒、不【bú】易燃、环保等优点，可以用在纺织物、皮革【gé】、纸张、橡胶【jiāo】、汽车【chē】或【huò】者【zhě】家具表面起【qǐ】到装饰作用和防护作【zuò】用，现在已经逐步【bù】取代【dài】了溶剂型PU漆。

　　在水性聚氨酯涂料【liào】中水分子存在【zài】的形【xíng】式主【zhǔ】要有【yǒu】游离水、结合水和【hé】凝胶水三种状【zhuàng】态。与溶剂型PU漆相比【bǐ】，WPU干【gàn】燥过程的特点是水开【kāi】始【shǐ】蒸【zhēng】发【fā】的温度点【diǎn】高，外界环【huán】境中存在一定的湿度(漆膜本人的水蒸气压力需大【dà】于环境水蒸气压力才【cái】会蒸发)。这【zhè】两个特【tè】点使得水性聚氨酯漆的【de】干燥速率要比溶剂型的慢，在【zài】一定程度上影响了WPU的推广，所【suǒ】以改善水性涂料的干燥速率是扩【kuò】大市场必【bì】须要【yào】做的【de】研【yán】究。

　　影响水性聚氨酯涂料干燥速率有哪几个内在因素呢?

　　第一【yī】、固含量的影响。游离水的含量与【yǔ】如何的【de】固含【hán】量密切相关，乳液中固含量【liàng】越高，游离【lí】水越少【shǎo】，因此缩短了游离水的挥【huī】发【fā】时间，从而【ér】有【yǒu】利【lì】于提【tí】高【gāo】WPU的干燥速【sù】率。有研究表明，WPU的固含量提高到【dào】50%以上时，干燥速率与普【pǔ】通溶剂【jì】型PU干燥速率相当【dāng】，干燥时使用【yòng】碳纤维发热管将环境温度加热到40℃-60℃。在生产过程【chéng】中可以【yǐ】通过【guò】涂【tú】料【liào】的年【nián】度【dù】来控制油漆的固含量。

　　第二、亲水基团【tuán】含【hán】量的影响。为【wéi】了提【tí】高WPU的分【fèn】散性，通【tōng】常会在PU的分子链【liàn】上引【yǐn】入具有亲水性的离【lí】子基团，然而，亲水基【jī】团的引入增加【jiā】了WPU的【de】干燥难度，也降低了干燥速【sù】率。

　　第三、硬段含【hán】量的影响。硬段含量的增加可使干燥速率加快。这是因为【wéi】随【suí】着硬段【duàn】含量【liàng】的不【bú】断增加，软段和硬段的相【xiàng】容性增大，分子结构越金【jīn】木【mù】，分子链【liàn】运动时水分子越容易排出。但硬段含量【liàng】也不能过量【liàng】，当【dāng】硬段含【hán】量大【dà】约46%时，干燥【zào】速率【lǜ】会下降【jiàng】，这是因为在干燥初期乳液表面容易结【jié】皮【pí】形成封闭式的漆膜，不【bú】利【lì】于【yú】漆膜底层水分的挥发，同【tóng】时容易【yì】出现橘【jú】皮、鱼眼、附着力【lì】不合格的缺【quē】陷【xiàn】。

　　第四、中和度的影响。有礼的羧酸基【jī】团具有弱【ruò】亲水性，而中和成盐的羧基阴离子具【jù】有良好的亲水性。因【yīn】此，中和度会影响亲【qīn】水基团的含量【liàng】，所以中和【hé】度越高，分子【zǐ】链的亲水【shuǐ】性【xìng】越强，故结【jié】合【hé】水【shuǐ】含量【liàng】也会增【zēng】加，从而影响WPU的干【gàn】燥速率。同时【shí】中和度越大，油漆的粘度越高，会导致【zhì】涂料表面【miàn】容易结皮，从【cóng】而影响漆膜【mó】内部【bù】水分挥发【fā】，影响干燥速【sù】率的【de】同时影响产品质【zhì】量【liàng】。

　　第五、成膜基【jī】材的影响。成【chéng】膜【mó】基材的表面性质决定【dìng】着【zhe】其水分【fèn】子之间的作用力【lì】，因【yīn】此对【duì】油【yóu】漆的干燥速率影响很大。比如，WPU水【shuǐ】性【xìng】涂料涂【tú】覆在玻【bō】璃基材表【biǎo】面的干燥速【sù】率大于涂覆在复合模板基材表面的【de】干燥速率。这与基材的【de】表【biǎo】面张力、乳液与基材【cái】相互作用有关，具有较【jiào】低【dī】表面张力的木材与水的作用力大，导致【zhì】水分【fèn】不【bú】容易挥发。其实也就是油【yóu】漆中的游离状态【tài】的水【shuǐ】被【bèi】基材【cái】物理吸收，如果想把这部【bù】分水烘干就需要【yào】提供更【gèng】多的热量来使得水【shuǐ】分【fèn】从基材中挥发出来。

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