考虑到可用树脂的种类和行业中不同的应用,制定木器涂料是具有挑战性的。找到最佳的单组分(1K)水性(WB)聚氨酯树脂用于木器涂层的关键需要对两个因素的全面了解:树脂本身的性能和特定终端使用市场的关键标准。这两个因素是不可分割地联系在一起的,因此,它们必须一起考虑,而不是单独考虑,以便最好地解决这一困境。

拜耳材料科学有限责任公司的研究人员对该公司的1K WB聚氨酯技术以及不同应用的关键性能特性进行了分类,为配方商提供了树脂的概述及其在特定木材涂层应用中的适用性。2022世界杯八强水位分析本文概述了研究结果,旨在帮助简化木材涂料的树脂选择过程。

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聚氨酯分散体(pud)的种类

聚氨酯分散剂有不同类型的骨架或构建块:聚醚、聚酯和聚碳酸酯。有时,将两种类型的主干组合起来形成PUD。可以概括出每种方法的优缺点(表1)。

有自交联pud。这些分散包含在启动时将交联的段。一些类型的自交联材料含有脂肪酸片段,使它们能够随着时间的推移氧化固化。

木材市场的关键测试

在熟悉了不同类型的pud通常表现出的性能组合之后,有助于理解应该进行的关键测试,以确定哪种树脂最适合不同的最终用途木材涂料市场。常见测试如下:

•干燥时间;

•表面硬度(钟摆);

•Taber磨损(CS-10, 1000次循环,1000克重量),以确定划痕和耐磨性;

耐化学性(乙醇/水,丙酮,公式409,水);

•黑跟痕阻力(BHMR);

•外耐久性。

无溶剂的手

在确定了哪些测试对木器涂料市场至关重要之后,研究人员对各种无溶剂pud进行了这些测试。表2是研究人员开发的一个矩阵,它描绘了这些pud在上面部分列出的测试中的表现。

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虽然这些都是无溶剂的pud,但重要的是要注意共溶剂,通常需要在室温下形成薄膜。然而,树脂UH XP 4是一种独特的材料,因为它不需要任何助溶剂。因此,它可以用非常低(低于50克/升)的VOCs配制,这对一些终端市场来说是一个特别有吸引力的属性。然而,重要的是要记住,UH XP 4是一种氧化固化材料,因此需要干燥器或催化剂来启动氧化固化机制。这种催化剂通常含有一种金属,如钴,尽管也可以使用更新的、更环保的材料,如铁。

最终用途的应用程序

表2很好地概述了不同pud在木材制造商使用的测试中的表现。然而,还有另一个重要的方面需要评估:最终用途应用程序。例如,耐磨损性可能对地板非常重要,但对橱柜就不是。考虑到这一点,研究人员还研究了几个应用领域的要求:地板、橱柜、家具、室内门窗和外部木材,以帮助配方商选择最佳的树脂。

木地板

研究人员确定BHMR,评估磨损是否可以清除,是对木地板的一个关键测试。对于这种应用,涂层的耐磨性(Taber磨损)也很重要。它们也应该是硬的(钟摆硬度),因为如果涂层是软的,污垢会磨损,导致不希望的污垢路径。基于这些特定于应用程序的性能需求,研究人员再次参考表2中的矩阵,得出结论UH 3是最适合这个市场的产品。

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厨房的橱柜

这个市场的一个关键特性是耐化学(染色)性。这个市场的主要测试是由橱柜制造商协会(KCMA)制定的,其中涂层暴露在诸如芥末、咖啡和醋等剂中。一段时间后,去除试剂以确定是否发生染色。同样重要的是橱柜是优越的耐磨性(Taber磨损)和优越的耐污性(钟摆硬度)。

家具

优越的耐污性(钟摆硬度)、耐磨性(泰伯磨损)和耐水性(水斑)是家具涂料最显著的性能。此外,优异的耐鞋油、洗甲水、软饮料和其他可能在办公环境中常见的物质的化学(污渍)抗性也被确定为办公家具涂料的一个重要标准。

室内门窗

除了优越的耐水性和耐化学性,良好的封堵时间也是室内门窗涂料的一个关键考虑因素。

外部木

正如预期的那样,优良的耐候性能——包括良好的光泽保持性、无剥落、无粉笔化、无裂口或变黄——对外部木材市场来说是最重要的。

适合不同市场的最佳pud

研究人员选取了与关键应用领域最相关的属性,并将它们与无溶剂PUD属性矩阵(表2)集成在一起,创建了一个图表(表3),表明哪些树脂可能很适合特定的应用。

研究人员强调,该图表旨在作为配方的起点,因为最佳材料可能根本不是单一的材料,而是一种混合材料。

交联剂添加的影响

虽然1K WB分散剂具有许多理想的性能,但通过添加交联剂可进一步增强其耐化学性、粘附性或其他性能。有几个化学选项可供选择-聚氮吡啶,聚碳二亚胺和水分散聚异氰酸酯。

聚氮吡啶和聚碳二亚胺具有易分散和低粘度,但对pH敏感,且必须具有酸功能,聚氮吡啶/聚碳二亚胺才能分别交联。

第一代多异氰酸酯是亲水改性的,因此易于分散。这种选择通常具有较低的异氰酸酯含量和较高的粘度。

第二代多异氰酸酯,另一项专利技术,是无溶剂和离子改性。该技术的优点之一是其高异氰酸酯含量(23%)和极低的粘度,使其有可能配制具有超低VOCs的涂料。

重要的是要记住,为了帮助确保最佳的涂层配方,在选择交联剂时,应考虑正在使用的PUD和最终用途应用。

结论

有多种1K WB聚氨酯树脂可用于木材涂层应用。要找到最佳的技术,不仅需要对树脂的性能有全面的了解,还需要对木结构涂料最终的应用领域有全面的了解,如地板、橱柜、家具、室内门窗和外部木材。

虽然1K WB树脂提供了理想性能的良好平衡,但同样重要的是要记住,WB涂料的性能可以通过在配方中添加交联剂来增强。选择合适的交联器可能取决于所使用的PUD。

已经进行的研究和测试将有助于简化树脂选择过程。对于配方商来说,这应该转化为节省宝贵时间、金钱和资源的能力。此外,它应该有助于选择最佳树脂,为特定的木材涂层应用实现所需的性能。

如需更多信息,请发送电子邮件peg.kendi@bayer.com

本论文在2010年南方涂料技术协会年会上发表。