聚脲喷涂弹性体喷涂工艺研究

张晓峰，刘海蓉，张平，周青

(烟台万华北京研究院国家认可实验室102200)

　　摘要：针对市场需求的半聚脲喷涂弹性体体系，进行了工艺上的对比实验，对现场可能出现的问题进行分析及解决。
　　关键词：喷涂工艺;防水涂料;半聚脲
　　0.引言
　　聚脲喷涂弹性体作为厚质特殊涂料已广泛应用于防水、防腐、耐磨涂层等领域[sup][1][/sup];聚脲材料本身的性能往往都通过对双组分的分子结构进行设计来完善[sup][2][/sup];经过实验，我们发现喷涂聚脲弹性体中的微孔结构对于产品的物理性能影响很大，究其原因，是喷涂工艺不同而已[sup][3][/sup]。
　　1.实验部分
　　1.1原料
　　异氰酸酯：Wanante8312，NCO%=15.5%，25℃粘度=700mPa·s，烟台万华;端氨基聚醚：JEFFAMINE?D-2000/JEFFAMINE?T-5000，Huntsman公司;氨基扩链剂：DETDA(二乙基甲苯二胺)，Albemarle公司;WANALINK6200，烟台万华。
　　1.2样片制备
　　采用GUSMERH20/35高压喷涂机进行喷涂实验，双组分以及伴热设定温度均为70℃，采用的喷枪为GUSMER?GX-7Series400，喷涂管压动态最大值与静态压力分别为3000psi和2800psi左右;喷涂在12cm×12cm的聚丙烯板上，熟化后直接脱模并跟踪检测性能，喷涂厚度约2mm左右。
　　1.3物性检测
　　
　　测试标准：ISO37：1994《硫化或热塑性橡胶拉伸应力应变特性的测定》;
　　物性检测拉力机型号：ZWICK;
　　拉伸速率：500mm/min。
　　1.4工艺对聚脲性能的影响
　　聚脲喷涂弹性体中存在着肉眼难以分辨的微小气孔结构，宏观上反应为机械性能的变化;我们针对微孔结构对喷涂工艺进行实验调整，并检测最终的物理性能以及通过扫描电镜SEM观察弹性体内在的微孔结构;通过控制枪口与聚丙烯板的高度以及喷涂辅助气的出气速率来进行考察。
　　测量SEM图中单位面积的微泡数量以及物理性能与喷涂工艺之间的关系，结果见图1[sup][3][/sup]。

图1喷涂工艺对聚脲性能的影响

　　0R，1—辅气开关打开0圈，喷涂高度为1m;1R，1—辅气开关打开1圈，喷涂高度为1m;1R，1.5—辅气开关打开1圈，喷涂高度为1.5m;1R，0.5—辅气开关打开1圈，喷涂高度为0.5m;2R，1—辅气开关打开2圈，喷涂高度为1m
　　图1喷涂工艺对聚脲性能的影响
　　从图1中可明显看出：聚脲的拉伸强度在喷枪辅气打开2圈时最大，好于打开1圈或者关闭状态的性能;此时，单位面积的泡孔数量最少。聚脲喷涂依靠液压动力来进行高压碰撞混合，因此混合室中的混合效果与反应速率有关，当配方确定时，混合液体喷出喷嘴后，性能的影响可能取决于喷涂高度以及喷涂的辅助出气速率，气量较大时，液滴直径减小，混合液滴可以获得更好的雾化效果，最终表现为性能的提升。
　　1.5工艺稳定性考察
　　为确保实验的准确性，我们对同一配方（半聚脲）进行10组样片性能检测对比，结果见图2。

图2样片的物理性能

　　A组分：WANNATE8344(烟台万华)，NCO%=14.74%，粘度(25℃)=400~600mPa·s;R组分：聚醚多元醇+扩链剂
　　图2样片的物理性能
　　从图2可以看出：拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度以及硬度的相对标准偏差分别为4.49%，2.56%，3.45%，2.78%，均小于5%，因此表明：GUSMERH20/35喷涂机的稳定性非常优异，能够准确地反映不同设计配方的物理性能。
　　1.6半聚脲（hybrid）配方及性能
　　半聚脲喷涂弹性体与聚脲喷涂弹性体相比具有价格上的显著优势，因此逐渐被各大工程使用，主要用于防水、防腐等领域，除了在湿度特别大的场合不能应用外，半聚脲的性能完全满足对基材的保护要求；针对开发的半聚脲配方我们主要进行了实用性的探索，由于聚脲/半聚脲喷涂涂料要求快速固化，即在一定的时间内满足人或者其它负重的物体可以在其表面行驶或堆放的要求，因此我们希望通过增加体系的官能度来达到缩短熟化时间的目的，配方见表1，熟化过程见图3。

图3固化时间与物理性能的关系

表1半聚脲参考配方及性能

　　从图3可见：总体而言，无论拉伸强度、断裂伸长率，还是撕裂强度，WANNATE8344体系与ISOCYANATE体系相比，初期（2~7d）性能增长均较慢，在后期过程，WANNATE8344体系性能得到更好的发展，最终性能超过ISOCYANATE体系，尤其是断裂伸长率方面，WANANATE8344体系基本能够稳定在450%左右；由于WANNATE8344体系的官能度小于ISOCYANATE体系，因此产品的硬度较低；为了能够及时调整不同的喷涂工艺，我们可以将两种改性MDI按照工艺需求进行配比，缩短或者增加熟化时间。

来源：涂料与涂装资讯网

工艺很好学习了谢谢

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