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水性聚氨酯涂料干燥效率的影響因素

　　水性聚氨酯是以水代替有機(jī)溶劑作為分散介質(zhì)的新型聚氨酯體系，也稱水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。水性聚氨酯以水為溶劑，無污染、安全可靠、機(jī)械性能優(yōu)良、相容性好、易于改性等優(yōu)點(diǎn)。

　　聚氨酯(PU)是一類主鏈上含有氨基甲酸酯鍵重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的高分子化合物。水性聚氨酯(WPU)是指PU在溶于水或者分散于水中而形成的乳液。由于WPU是以水為分散介質(zhì)的，所以具有無毒、不易燃、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，可以用在紡織物、皮革、紙張、橡膠、汽車或者家具表面起到裝飾作用和防護(hù)作用，現(xiàn)在已經(jīng)逐步取代了溶劑型PU漆。

　　在水性聚氨酯涂料中水分子存在的形式主要有游離水、結(jié)合水和凝膠水三種狀態(tài)。與溶劑型PU漆相比，WPU干燥過程的特點(diǎn)是水開始蒸發(fā)的溫度點(diǎn)高，外界環(huán)境中存在一定的濕度(漆膜本人的水蒸氣壓力需大于環(huán)境水蒸氣壓力才會蒸發(fā))。這兩個特點(diǎn)使得水性聚氨酯漆的干燥速率要比溶劑型的慢，在一定程度上影響了WPU的推廣，所以改善水性涂料的干燥速率是擴(kuò)大市場必須要做的研究。

　　影響水性聚氨酯涂料干燥速率有哪幾個內(nèi)在因素呢?

　　第一、固含量的影響。游離水的含量與如何的固含量密切相關(guān)，乳液中固含量越高，游離水越少，因此縮短了游離水的揮發(fā)時間，從而有利于提高WPU的干燥速率。有研究表明，WPU的固含量提高到50%以上時，干燥速率與普通溶劑型PU干燥速率相當(dāng)，干燥時使用碳纖維發(fā)熱管將環(huán)境溫度加熱到40℃-60℃。在生產(chǎn)過程中可以通過涂料的年度來控制油漆的固含量。

　　第二、親水基團(tuán)含量的影響。為了提高WPU的分散性，通常會在PU的分子鏈上引入具有親水性的離子基團(tuán)，然而，親水基團(tuán)的引入增加了WPU的干燥難度，也降低了干燥速率。

　　第三、硬段含量的影響。硬段含量的增加可使干燥速率加快。這是因為隨著硬段含量的不斷增加，軟段和硬段的相容性增大，分子結(jié)構(gòu)越金木，分子鏈運(yùn)動時水分子越容易排出。但硬段含量也不能過量，當(dāng)硬段含量大約46%時，干燥速率會下降，這是因為在干燥初期乳液表面容易結(jié)皮形成封閉式的漆膜，不利于漆膜底層水分的揮發(fā)，同時容易出現(xiàn)橘皮、魚眼、附著力不合格的缺陷。

　　第四、中和度的影響。有禮的羧酸基團(tuán)具有弱親水性，而中和成鹽的羧基陰離子具有良好的親水性。因此，中和度會影響親水基團(tuán)的含量，所以中和度越高，分子鏈的親水性越強(qiáng)，故結(jié)合水含量也會增加，從而影響WPU的干燥速率。同時中和度越大，油漆的粘度越高，會導(dǎo)致涂料表面容易結(jié)皮，從而影響漆膜內(nèi)部水分揮發(fā)，影響干燥速率的同時影響產(chǎn)品質(zhì)量。

　　第五、成膜基材的影響。成膜基材的表面性質(zhì)決定著其水分子之間的作用力，因此對油漆的干燥速率影響很大。比如，WPU水性涂料涂覆在玻璃基材表面的干燥速率大于涂覆在復(fù)合模板基材表面的干燥速率。這與基材的表面張力、乳液與基材相互作用有關(guān)，具有較低表面張力的木材與水的作用力大，導(dǎo)致水分不容易揮發(fā)。其實(shí)也就是油漆中的游離狀態(tài)的水被基材物理吸收，如果想把這部分水烘干就需要提供更多的熱量來使得水分從基材中揮發(fā)出來。

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