聚氨酯涂料的稳定性和固化机理分析

聚氨酯涂料的稳定性和固化机理分析

将氨基丙烯酸涂料分别与TMP/TDI加成物，TDI三聚体或缩二脲N75按一定比例混和，均得到清澈透明的氨基丙烯酸聚氨酯涂料，再加入一定量工业二甲苯、醋酸酯、丁醇等溶剂也不见混浊现象，并且该聚氨酯涂料体系涂膜的丰满度和光亮度有所提高。这说明氨基树脂与多异氰酸酯等组分的混溶性好，并且氨基树脂的存在降低了多异氰酸酯固化剂对工业级二甲苯等溶剂中水的敏感性，增强了树脂间的相容性等综合性能。

原因除了多异氰酸酯固化剂的氰基与丙烯酸树脂中的羟基、羧基极性基团形成较强的氢键和发生交联反应外，还与氨基树脂分子中的N原子形成配位键并发生交联反应，增强了涂料组分间的溶解性、储存稳定性和反应交联度。氨基涂料和聚氨酯涂料均为交联型涂料，希望氨基涂料在室温下有较长的储存寿命，聚氨酯涂料有较长使用寿命（活化期），同时又希望在加热时它们有较快的速度固化。因此，需要对配方进行很好设计的同时，要了解温度和反应速度的关系[3]。反应速度和温度的关系可用阿尔尼乌斯公式表示：lnk=lnA-Ea/RT

式中，k为反应速率常数，A为碰撞因子，Ea为反应的活化能。

由公式可推出：要增加涂料的室温稳定性并同时增加固化速度，需要同时增加体系的活化能和碰撞因子。如果要求涂料能在30℃储存6个月，而在125℃、10min固化，需要Ea为146kJ/mol和A值为1017s-1。Ea与反应体系的能量有关，决定化学键的断裂和形成的平衡。一般单分子反应有较高的Ea,而A值与反应体系的焓变有关，ΔS愈大，A值愈大。

反应体系的活化能容易达到，单分子反应体系的A值可达1016s-1,而聚氨酯等双分子反应体系的A值一般小于1011s-1。另外，在氨基丙烯酸涂料中加入适量的潜催化剂封闭型磺酸盐等，可改变涂料的反应历程，降低Ea,使涂料低温固化，增加涂料在塑料、家具等底材上的适用性。由此可见，单分子反应体系可同时满足对低温的稳定性和高温快速固化。双分子聚氨酯反应体系很难提高A值，因此，要设法将双分子反应体系变为单分子反应体系，控制常温下的反应速率。利用潜催化剂和封闭性反应物可达到目的。潜催化剂常温下稳定，不具有催化特性，较高温下可分解出有机酸，起到催化作用。