水性单组分聚氨酯涂料技术

      聚氨酯涂料是 20 世纪 60 年代开始兴起的一种涂料技术，它以优异的性能在汽车工业获得了广泛的应用。随着各国对 VOC(有机挥发物)影响环境的重视，对低 VOC 或不含VOC 的环保型涂料的开发也日益受到关注。20 世纪 70 年代，水性聚氨酯分散体技术获得突破；20 世纪 90 年代，水性双组分聚氨酯技术和水性封闭型聚氨酯技术获得突破。20 世纪 90 年代后，水性聚氨酯原材料在汽车涂料中应用增长速度惊人。

      汽车涂料主要分为高温烤漆和低温烤漆，高温烤漆是指烘烤温度在 130~190 ℃，低温烤漆是指烘烤温度低于60 ℃。轿车或者是体积比较小的卡车和商用车都可以采用高温烤漆；而尺寸比较大的汽车(公共汽车和重型卡车等)在显著高于室温的干燥房中固化涂料是不经济的，所以往往采用低温烤漆来涂装。今天小编为大家介绍了高温烘烤型水性单组分聚氨酯涂料技术，以及它们的性能和在汽车涂料中的应用。

1 高温烘烤型水性单组分聚氨酯技术以及在汽车涂料中的应用

1.1 高温烘烤型水性单组分聚氨酯技术

(1). 高温烘烤型水性单组分聚氨酯技术在水性中涂的应用

      用于水性中涂的高温烘烤型水性单组分聚氨酯通常包括含羟基的水性树脂、不含羟基的水性树脂和水性封闭型多异氰酸酯。含羟基的水性树脂主要是指含羟基的聚酯树脂、丙烯酸酯树脂、聚氨酯树脂和聚酯改性丙烯酸树脂；不含羟基的树脂主要是水性聚氨酯树脂。水性羟基聚酯树脂主要是起到颜料润湿的作用，水性羟基丙烯酸树脂主要是起到提高表面干燥速度和提高打磨性的作用，水性羟基聚氨酯树脂主要是起到提高漆膜的机械性能的作用，比如耐石击性能，聚酯改性丙烯酸树脂主要是起到一些特殊的作用，比如提高中涂的外观和硬度等。水性不含羟基的聚氨酯树脂主要是起到提高表面干燥速度和提高耐石击性能的作用，另外对提高喷涂的固含和膜厚也有帮助。水性封闭型多异氰酸酯作为固化剂，可以与含羟基的树脂固化，当然，三聚氰胺也是很重要的一种固化剂，也常常被用在水性中涂的配方中。表 1 列出了水性中涂常用树脂的基本性能。

      水性树脂的选择是由施工工艺和对漆膜性能的要求决定的。水性中涂配方可以用含羟基的聚酯树脂、丙烯酸酯树脂、聚氨酯树脂、聚酯改性丙烯酸树脂和不含羟基的水性聚氨酯树脂，用水性封闭型多异氰酸酯和三聚氰胺来固化。水性中涂配方也可以简单地用聚酯树脂和三聚氰胺来固化。在开发一个新的配方之前，首先必须明确施工工艺和对漆膜性能的要求，然后根据树脂的不同特性来选用不同的树脂来达到事半功倍的效果。

      当对涂料的涂装效率要求不高时，也即是对干燥时间没有特殊要求，比如水性“三涂二烘”工艺，水性中涂的配方可以全部采用水性含羟基聚酯树脂、封闭型多异氰酸酯固化剂和三聚氰胺固化剂。水性中涂经高温固化后，硬度、打磨性和机械性能都可以和传统的溶剂型中涂想媲美。

      当涂料的涂装效率要求特别高时，也即是干燥时间要求特别短时，比如说最新的水性“三涂一烘”工艺，水性中涂的配方应该推荐用聚酯树脂作为研磨树脂，用含羟基丙烯酸树脂、不含羟基聚氨酯树脂和含羟基聚酯改性丙烯酸树脂搭配使用，固化剂推荐使用封闭型多异氰酸酯固化剂和三聚氰胺固化剂。这样的配方可以提高施工效率，同时漆膜的性能也很优异。表 2 列出了施工工艺和原材料选择的关系。

      近来国外汽车油漆供应商提出一种新的涂料概念，即无中涂汽车漆，比如 Dupont 公司的 EcoConcept 涂料体系，PPG 公司用底色漆来替代中涂，BASF 公司用带色中涂来替代传统中涂。表 3 列出了无中涂水性汽车漆的详细情况。相对于传统中涂，这几种新的工艺有很多优点，比如说涂装效率都大幅提高而且涂层的膜厚都大幅降低，既节约了时间也减少了能耗；这几种工艺的涂装效率可以提高 30%以上，中涂(或底色漆 1)和底色漆(或底色漆 2)的总膜厚可以降低到 30~35 μm 左右。

(2). 高温烘烤型水性单组分聚氨酯技术在水性底色漆中的应用

      水性底色漆主要起到遮盖、着色的作用，对树脂的要求主要是层间附着力、耐候性、颜料润湿性和施工性能。目前水性底色漆的树脂主要以含羟基丙烯酸树脂和水性不含羟基聚氨酯树脂为主，固化剂采用三聚氰胺和封闭型多异氰酸酯。由于这几类树脂的性能在水性中涂部分已有介绍，在此就不再一一介绍。

(3). 高温烘烤型水性单组分清漆

      汽车清漆的水性化目前还处在研发和实验阶段，主要是外观还没有和目前使用的溶剂型涂料想比。