聚氮丙啶有限责任公司研制了一种新型双官能团水基交联剂。它用于交联酸或羧基功能涂料、油墨和粘合剂,以增加附着力、物理化学性能。测试数据,包括MEK双摩擦和化学斑点测试,对比了新型交联剂和典型的三功能聚氮丙烯交联剂,在基于酸性功能聚氨酯/丙烯酸共混物和聚氨酯分散体的透明涂料中显示了类似的结果。本文还将展示更多的性能比较新的交联剂三官能多官能氮丙啶交联剂。而且,由于新的交联剂是一种水性分散剂,它有潜力配制聚氨酯分散油墨、粘合剂或涂层的一部分系统。

化学分子

这种新型双官能水基交联剂的分子是基于亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)和乙烯亚胺(EI)的反应,如图1所示。

PZBI-25分子。
图1”PZBI-25分子。

反应机理

这种新型交联剂可用于水性、酸性功能树脂的交联。该反应机理是氮丙啶端基与丙烯酸乳液或聚氨酯分散体羧基上的活性氢反应的结果。反应机理如图2所示。

PZBI-25反应机制。
图2”PZBI-25反应机制。

树脂羧基的氢质子化交联剂的氮基,这导致环打开并与剩余的树脂反应,产生交联密度,因为双官能团交联剂的两端与树脂酸基反应。

交联剂的性质

这种交联剂是一种白色的水相分散体,固体水平为27±1%,在25ºC下粘度<300厘泊。CAS编号为7417-99-4,已被评估并列入欧洲REACH注册列表。该产品需要加热固化才能激活交联。激活热范围为200ºF ~ 275ºF(80ºC ~ 120ºC)。

加法水平和技术

水性交联剂以2-3%的重量加入到配方体系中。通过实验,最好确定在每个系统中使用的交联剂的理想水平,以达到预期的最终结果。它是在搅拌的情况下缓慢地加入系统的。加入所有的产品后,让混合物继续搅拌5分钟。

化学试验研究

本研究选择了两种水性透明涂料:丙烯酸乳液和聚氨酯分散树脂的80/20比例,以及纯聚氨酯分散树脂。两种涂层都具有羧基功能。

本研究采用三种聚氮丙啶交联剂和一种不含交联剂的对照剂来评价其耐化学性。这三种交联剂分别为新型交联剂PZBI-25和两种常规三官能多官能叠氮啶交联剂Xlinker 1和Xlinker 2。

化学测试包括甲基乙基酮(MEK)双擦按ASTM D4752,用溶剂擦法测量硅酸乙酯(无机)富锌底漆耐MEK的标准测试方法,和化学点测试按ASTM D-1308-02,家用化学点测试方法。

用于研究的面板是未底漆铝q -板。

测试面板的准备

MEK和化学斑点测试的涂层测试板制备相同。在用玻璃棒搅拌的同时向两种涂层中各加入2%的交联剂。加入后,再搅拌3分钟。之后,每一种混合物放置10分钟,以消除可能形成的气泡。然后,每一种混合物都被拉到铝板上。为每种混合物准备了四个面板,以便进行重复测试。每组面板准备好后,将它们放入225ºF(107ºC)的烤箱中,烘烤1分钟。随后,它们从烤箱中取出,放在环境条件下的长凳上,放置1周。

MEK双磨和化学斑点测试结果

用粗棉布覆盖食指,用MEK浸透,手工进行MEK双搓试验。手指每隔50次就重新饱和一次。摩擦的角度是45度。每次向下和向上的动作都被算作一次摩擦。图3显示了MEK双擦结果。注意,经过200次双擦后,测试停止。

MEK双摩擦。
图3»MEK双摩擦。

MEK结果首先表明,在没有交联剂的情况下,两种透明涂料的性能都明显低于交联涂料。其次,PZBI-25的性能与传统的三功能交联剂相似。

化学斑点试验试剂由水、异丙醇和芥菜组成。一张1英寸的滤纸被放置在测试板的表面,以保持试剂位于直径1英寸的圆圈内。然后,用1ml注射器将试剂缓慢地涂抹在滤纸上,每一种试剂都用手表玻璃覆盖。由于芥末的粘性,不需要滤纸。待1h。之后,取下手表玻璃,用纸巾轻轻擦掉试剂。对每个斑点进行染色和表面损伤评估。表1显示了结果。

化学斑点测试结果。
表1”化学斑点测试结果。

试验结果表明,添加交联剂和不添加交联剂,制备的透明涂料对水和红酒均有较好的耐水性。结果表明,交联剂的加入不会对涂料的性能产生负面影响。对照被IPA攻击,芥末染色明显。而交联后的样品对异丙醇的侵蚀均有较好的抵抗力。对照和Xlinker 1有芥子染色,而Xlinker 2在丙烯酸/聚氨酯混合涂料中有轻微染色。PZBI-25在混合涂料中着色较轻,在聚氨酯涂料中着色较轻。

新型交联剂与常规交联剂的比较

表2比较了新型交联剂与传统三功能多功能氮丙啶交联剂的一般性能。由于新的交联剂是一种分散剂,它很容易混合到水性涂料。然而,为了得到均匀的混合物,必须更加注意三功能交联剂的加入。

新型交联剂与传统三功能多功能氮丙啶交联剂的一般性能比较。
表2”新型交联剂与传统三功能多功能氮丙啶交联剂的一般性能比较。
  • 两种交联剂的添加量均为2%(重量比)。
  • 传统的三功能交联剂在室温下会发生反应。然而,新的交联剂需要热固化。
  • 在本研究中观察到的化学抗性对两种类型的交联剂产生了等效的结果。
  • 这种新型交联剂具有开发单组分体系的潜力,因为它是一种分散体,但传统的三功能聚氮丙啶交联剂一旦加入到涂层中,就有了使用寿命。
  • 最后,传统的氮丙啶交联剂的功能是三功能,而新的交联剂是双功能的。

欲了解更多信息,请访问www.polyaziridine.com