聚氨酯涂料的穩(wěn)定性和固化機(jī)理分析

將氨基丙烯酸涂料分別與TMP/TDI加成物，TDI三聚體或縮二脲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，再加入一定量工業(yè)、醋酸酯、丁醇等溶劑也不見(jiàn)混濁現(xiàn)象，并且該聚氨酯涂料體系涂膜的豐滿(mǎn)度和光亮度有所提高。這說(shuō)明氨基樹(shù)脂與多異氰酸酯等組分的混溶性好，并且氨基樹(shù)脂的存在降低了多異氰酸酯固化劑對(duì)工業(yè)級(jí)等溶劑中水的敏感性，增強(qiáng)了樹(shù)脂間的相容性等綜合性能。

原因除了多異氰酸酯固化劑的氰基與丙烯酸樹(shù)脂中的羥基、羧基極性基團(tuán)形成較強(qiáng)的氫鍵和發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)外，還與氨基樹(shù)脂分子中的N原子形成配位鍵并發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，增強(qiáng)了涂料組分間的溶解性、儲(chǔ)存穩(wěn)定性和反應(yīng)交聯(lián)度。氨基涂料和聚氨酯涂料均為交聯(lián)型涂料，希望氨基涂料在室溫下有較長(zhǎng)的儲(chǔ)存壽命，聚氨酯涂料有較長(zhǎng)使用壽命（活化期），同時(shí)又希望在加熱時(shí)它們有較快的速度固化。因此，需要對(duì)配方進(jìn)行很好設(shè)計(jì)的同時(shí)，要了解溫度和反應(yīng)速度的關(guān)系[3]。反應(yīng)速度和溫度的關(guān)系可用阿爾尼烏斯公式表示：lnk=lnA-Ea/RT

式中，k為反應(yīng)速率常數(shù)，A為碰撞因子，Ea為反應(yīng)的活化能。

由公式可推出：要增加涂料的室溫穩(wěn)定性并同時(shí)增加固化速度，需要同時(shí)增加體系的活化能和碰撞因子。如果要求涂料能在30℃儲(chǔ)存6個(gè)月，而在125℃、10min固化，需要Ea為146kJ/mol和A值為1017s-1。Ea與反應(yīng)體系的能量有關(guān)，決定化學(xué)鍵的斷裂和形成的平衡。一般單分子反應(yīng)有較高的Ea,而A值與反應(yīng)體系的焓變有關(guān)，ΔS愈大，A值愈大。

反應(yīng)體系的活化能容易達(dá)到，單分子反應(yīng)體系的A值可達(dá)1016s-1,而聚氨酯等雙分子反應(yīng)體系的A值一般小于1011s-1。另外，在氨基丙烯酸涂料中加入適量的潛催化劑封閉型磺酸鹽等，可改變涂料的反應(yīng)歷程，降低Ea,使涂料低溫固化，增加涂料在塑料、家具等底材上的適用性。由此可見(jiàn)，單分子反應(yīng)體系可同時(shí)滿(mǎn)足對(duì)低溫的穩(wěn)定性和高溫快速固化。雙分子聚氨酯反應(yīng)體系很難提高A值，因此，要設(shè)法將雙分子反應(yīng)體系變?yōu)閱畏肿臃磻?yīng)體系，控制常溫下的反應(yīng)速率。利用潛催化劑和封閉性反應(yīng)物可達(dá)到目的。潛催化劑常溫下穩(wěn)定，不具有催化特性，較高溫下可分解出有機(jī)酸，起到催化作用。