有机硅改性聚氨脂涂料
多异氰酸酯与水反应制备缩二脲。采用六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和水反应,可制得HDI缩二脲,此产品在国外已大量工业化,代表性产品有Desmodur N75等,国内市场上出售的都是进口的产品,该产品配制的涂料保光保色性好。该产品在国内也有小批量生产。其反应式在有关聚氨酯涂料资料中都可查到。
除了采用HDI与水制备HDI缩二脲,采用TDI与多元醇制备TDI加成物外,也可采用廉价的XDI(苯二甲撑二异氰酸酯)制得XDI缩二脲和XDI加成物,该产品配漆,其涂膜具有较好的保光保色性、优异的耐温性,它是一种很有前途的聚氨酯树脂涂料预聚物品种,反应式分别为:XDI缩二脲C.二异氰酸酯三聚化制三聚体
分别采用TDI、HDI、IPDI(异佛尔酮二异氰酸酯)或TDI和HDI混合物,在催化剂作用下制得TDI三聚体、HDI三聚体、IPDI三聚体、TDI-HDI三聚体。这些三聚体中,在分子结构上都有一个异氰酸脲酯环(如下图)
这种结构使聚氨酯树脂涂料对光和热的稳定性大大地提高了。
这些三聚体在国外已是工业化产品,TDI三聚体代表性产品有DesmodurIL,HDI-TDI三聚体代表性产品是DesmodurHL,HDI三聚体代表性产品是DesmodurN3300,N3390,IPDI三聚体代表性产品是T1890,T4370等。国内暂无这些产品,我国产的市售三聚体,是引入油脂等的改性产品,而非真正意义的三聚体,其耐光、耐热性等方面有较大差异。
制备加成物、缩二脲、三聚体以及聚氨酯预聚物,都有游离单体的处理问题。目前行之有效的是采用薄膜蒸发法和溶剂连续萃取法。这两种后处理方法在国外已是大量采用的工业化方法。在国内溶剂萃取法已有成熟的工业化方法,薄膜蒸发器近年已开发成功,开始实施工业化。溶剂连续萃取工艺设备投资少,适宜于中小型企业采用。 国内降低TDI预聚物中游离TDI,大多采用化学反应法,采用此法不用设备投资,但因产品和游离TDI都同时参与反应,因而在消耗游离TDI的同时,产品中-NCO基也随之消耗,因此会改变产品的分子结构,降低-NCO基含量,增加产品的黏度,难以达到游离TDI含量0.5%以下的国际标准要求(此标准为TDI预聚物产品中游离TDI含量为0.5%以下,而不是现在市面上讲的双组分配漆后,漆液中游离TDI含量)。
(2)含羟基有机硅低聚树脂
含羟基有机硅低聚树脂是日前研制开发的重点之一,它主要有如下品种:
羟基有机硅树脂;羟基聚酯有机硅树脂;羟基醇酸有机硅树脂;羟基丙烯酸有机硅树脂;羟基环氧有机硅树脂;羟基聚醚有机硅树脂等。
A. 羟基有机硅树脂
它是采用两种或两种以上有机氯硅烷共水解制得硅醇,再与两种或两种以上多元醇经高温缩聚反应而制得。它与HDI缩二脲、HDI三聚体、IPDI三聚体配制用于户外建筑、构件、飞机、高层铁塔等耐候、保光保色好的高档罩面涂料;与TDI-TMP加成物、TDI三聚体配制用于室内的耐温、防腐、三防绝缘涂料。
B.羟基聚酯有机硅树脂
它是先由对苯二甲酸二甲酯(或对苯二甲酸、间苯二甲酸等)与三羟甲基丙烷等多元醇经高温缩聚制得低聚聚酯树脂,再与两种以上有机氯硅烷共水解制得的硅醇进一步高温缩聚而制得。它与TDI-TMP加成物、TDI三聚体配制用于耐高温、防腐、三防绝缘涂料。与HDI缩二脲、HDI三聚体、IPDI三聚体配制用于耐侯、高装饰性场所、器械的保光保色的罩光面涂料。
C羟基醇酸有机硅树脂
它是由油脂、多元醇、多元酸经醇解、缩聚制得含较高羟基的醇酸树脂,再进一步与硅醇进行高温缩聚而制得。它与HDI缩二脲、HDI三聚体、IPDI三聚体配制用于室外大型构筑物,铁塔、油罐、煤气罐、铁桥等装饰、保护涂料。
D.羟基丙烯酸有机硅树脂
它是采用丙烯酸酯、含羟基丙烯酸酯混合单体、经引发聚合而成的含羟基聚丙烯酸酯树脂,再与含羟基有机硅低聚物或硅醇进一步缩聚而制得;也可以采用含乙烯基的有机硅烷或有机硅低聚物与丙烯酸酯、羟基丙烯酸酯共混,引发聚合而制得。它与HDI缩二脲、HDI三聚体、IPDI三聚体配制用于户外建筑物、大型构筑物的耐侯、保光保色、防粉化的高装饰保护涂料
E.羟基环氧有机硅树脂
它是采用环氧树脂与硅醇或含羟有机硅低聚物进行高温缩聚反应而制得。它与TDI-TMP加成物、TDI三聚体配制用于耐高温、耐油、防腐蚀、三防绝缘的保护涂料
F.羟基聚醚有机硅树脂
采用低分子量的聚醚树脂与硅醇进一步缩聚合制得,它与TDI加成物、TDI三聚体配制成防腐、耐磨损优良的保护涂料。
在制备羟基有机硅树脂的过程中,改变原料品种和用料比例,可以制得具有不同性能的羟基有机硅树脂品种。与多异氰酸酯预聚物配合的羟基有机硅低聚树脂,在我国还处于研发阶段,有的品种仅有小批量生产。这些品种在国外,如美、英、日等国都有工业化产品。
2.3.2 含硅多异氰酸酯预聚物和含羟基树脂双罐分装型
(1)含硅多异氰酸酯预聚物
此部分内容在本文2.2节中已作了概要介绍,在此不再叙述,它们与普通的羟基树脂或含硅的羟基树脂配制成相关的保护涂料。
(2)含羟基树脂
含羟基树脂品种很多,主要有羟基丙烯酸树脂、羟基醇酸树脂、羟基聚酯树脂、羟基环氧树脂、羟基聚醚树脂、羟基有机硅树脂等,它们在《新型聚氨酯树脂涂料生产技术与应用》一书中有详细介绍,在此从略。
有机硅改性聚氨酯树脂涂料是一个综合性能优异的涂料新品种,在我国只有少数品种有批量生产,由于其性能优势所在,不久的将来会有一个大的发展,这里进行一些粗浅介绍和论述,是供业内同仁参考,为今后研制开发提供一点思路,并愿与同仁们一道为该品种的发展而共同努力。