从二氧化碳和环氧树脂合成端羟基聚碳酸酯的工艺最初是在几年前开发的。¹这是一个富饶的研究领域，参考文献是该领域众多已发布的专利之一。利用二氧化碳作为一种廉价且可再生的原材料来生产聚合物的前景非常有吸引力，因此Novomer公司成立，致力于将这项技术商业化。在Coates等人开创性工作的基础上，Novomer改进了催化剂技术，并开发了一系列活性和选择性更高的专有催化剂。这些催化剂最大限度地增加二氧化碳的掺入，并为聚碳酸酯提供完美交替的CO₂/环氧单体掺入。这些聚合物也具有低的多分散性指数。除了提高聚合物的性能外，这些催化剂还允许Novomer使用百万分之一的催化剂水平进行聚合。产品不仅可以贴上“绿色，但它也具有利用废弃二氧化碳作为商业原料的优势。

可以改善塑料、玻璃和金属表面性能的硬质涂层已经上市。这项工作检查了可以应用于塑料和玻璃的硬涂层。它们可以应用于金属，但这项工作还没有朝着这个方向发展。用于塑料和玻璃的商业硬涂层通常是非常低固体的配方。他们也可以通过紫外线辐射治愈。

使用Novomer聚碳酸酯多元醇来制作硬涂层是在其他使用这些材料的工作中显示出其固有的粘性和耐溶剂性能时开始的。本工作中所述的硬质涂层是通过将异氰酸酯A面添加到含有聚碳酸酯二醇的B面而制成的。所述硬涂层配方可以被催化，也可以将其他添加剂掺入其中。尽管这些配方是一个两部分系统，他们的锅寿命足够长，他们可以作为一个部分固化系统。

实验

根据ASTM D3359使用六刃切割机进行粘附测试。一般来说，切刀是用来做一个很长的切割。然后使用切割器在与长切口90°的角度进行多次横向切割。用软毛刷刷刻好的切口，并用胶带牢牢地贴在刻痕处。去除胶带，并通过与ASTM/ISO粘连标度进行比较来测量粘连。5B级是最好的。

铅笔硬度根据ASTM D3363测定。使用了一个Gardco铅笔架。测试铅笔硬度，直到在硬涂层上形成一个不可移动的标记。铅笔的硬度记录为先前使用的铅笔到制作不可移动标记的铅笔。

通过暴露于UVB辐射来测试抵抗紫外线辐射的能力。涂有涂层的样品面向UVB光源放置。

通过将涂层样品浸泡在各种溶剂、酸和碱中测试耐溶剂性。在曝光前后对涂层的性能进行了测试。

结果与讨论

硬壳是由含有异氰酸酯的A面与含有端羟基聚碳酸酯树脂的B面结合而成。B面含有溶剂，溶剂含量按重量计算在20% ~ 45%之间，具体取决于硬涂层的应用和产品要求。

高沸点溶剂已成功地用于制作硬涂层。这些溶剂的三个例子是PMA(丙二醇甲基醚乙酸酯)，DBE(脂肪族二基酯)和DPMA(二丙二醇乙酸甲酯)。

采用浸涂、喷涂、刷涂等方法成功地涂上了硬质涂层。锅的寿命可以是几天，这允许配方作为一个组分的混合物使用。A侧和B侧的黏度在50 cps时相对较低。涂层材料在室温下90分钟凝固，220分钟左右干燥。通过提高温度或催化剂水平可以加速凝固和干燥时间。

附着力和硬度

硬涂层对几种基材的典型附着力和硬度值见表1。5B级附着力是ASTM D3359的最高测量值。这些硬涂层对各种基材具有良好的附着力。7H铅笔硬度是一个合理的硬度水平。

使用涂料工业常用的添加剂可以改变其性能。许多添加剂提高性能，同时保持硬涂层的清晰度。属性可以通过添加剂的选择来改善，但清晰度并不总是与每种添加剂保持一致。

硬涂层聚碳酸酯的显微照片如图1所示。深色的蚀刻线间隔2mm。照片底部未涂层的聚碳酸酯显示了在聚碳酸酯表面摩擦钢棉造成的划痕。以类似方式处理的硬皮上看不到划痕。

滴丙酮放置在未涂层和涂层聚碳酸酯之间的边界，并允许干燥。未涂层的聚碳酸酯在与丙酮接触的区域变得浑浊。用丙酮处理过的硬皮依然清晰。

紫外线稳定

在QUV试验室内，玻璃上的硬涂层连续暴露在UVB辐射下6个月。对玻璃的附着力和铅笔的硬度都不受这种曝光的影响。此外，涂层既不开裂也不发黄。由于玻璃在这些条件下不会变黄或开裂，也不会使数据分析复杂化，因此使用玻璃作为基底。结果很有希望，目前正在进行长期测试。

耐溶剂性

耐磨剂耐溶剂性结果见表2。24小时浸渍试验结果表明，除甲醇外，硬涂层不受影响，使硬涂层变为半透明而非透明。硬皮不受影响。浸泡试验是通过将硬涂层涂在玻璃上进行的，因为它不像塑料基材那样受溶剂、酸和碱的影响。

耐磨性

耐磨性试验以聚碳酸酯为对照。在Taber磨损测试中，硬质涂层只损失了聚碳酸酯磨损材料的一半。用钢棉对硬质涂层和聚碳酸酯进行摩擦，并对耐磨性进行了定性检测。硬皮未受影响，而聚碳酸酯显示出明显的划痕。

温度循环

在-20°C和60°C下暴露于环境条件24小时后，对涂有硬涂层的玻璃进行测试。铅笔的硬度、附着力和清晰度不受此温度暴露的影响。

总结

本项目开发的基于二氧化碳的硬涂层提供了独特的平衡性能，使其成为现有硬涂层技术的可行替代品，特别是对于热塑性聚碳酸酯等物质。2022世界杯八强水位分析从制定的角度来看，该制度相当灵活。它可以在高温下固化，并提供很长的锅寿命，可以作为一个或两个组分的系统使用。其低粘度允许多种应用技术，包括浸涂，喷涂和刷。

成品硬涂层在硬度、附着力、耐化学/溶剂性、耐温性和耐磨性方面表现出诱人的平衡。在这里测试的配方获得了7H的铅笔硬度，5B的热塑性聚碳酸酯的交叉附着力，与未处理的聚碳酸酯相比，提高了耐磨性，出色的紫外线老化，以及良好的耐多种酸和碱。Hanson集团和Novomer目前正在商业化高性能透明硬涂层，类似于本文所述的系统，特别关注热塑性聚碳酸酯和聚脲透明装甲基材。

参考文献

¹科茨,G.W.;陈敏，2000。聚碳酸酯使用高活性催化剂，美国专利6,133,402。

本文发表于2013年聚氨酯技术会议，9月23日至25日，亚利桑那州凤凰城。