Применение водных двухупаковочных полиуретановых материалов
Как и органорастворимые, готовые водоразбавлямые двухупаковочные полиуретановые составы имеют ограниченную жизнеспособность. Однако это время нельзя определить путем измерения вязкости, как это делается для органорастворимых материалов. Для многих водоразбавляемых полиуретановых составов после смешения с отвердителем на начальной стадии может наблюдаться даже снижение вязкости. При этом
Ограничение жизнеспособности системы можно заметить лишь тогда, когда наблюдается значительное ухудшение растекания нанесенного материала. Производители таких двухупаковочных полиуретановых составов должны знать жизнеспособность материалов после смешения, информировать об этом потребителей, а также учитывать, что температура хранения играет решающую роль.
Для водоразбавляемых двухупаковочных полиуретановых композиций также можно использовать катализаторы отверждения, например специальные трудно гидролизуемые комплексы солей металлов. Естественно, при их введении срок жизни составов сокращается. Третичные амины, применяемые как агенты нейтрализации, могут также оказывать каталитическое действие, однако необходимо, чтобы они испарялись в процессе формирования покрытий.
Покрытия на основе водоразбавляемых двухупаковочных полиуретановых лаков, грунтовок, эмалей близки по эксплуатационным свойствам к покрытиям из составов, содержащих растворители. Они имеют высокую химическую стойкость, а при использовании в качестве пленкообразователя алифатических и циклоалифатических полиэфиров также и хорошую атмосферостойкость. Достоинство водоразбавляемых полиуретановых составов - низкая эмиссия растворителей по сравнению с аналогичными составами, содержащими растворитель. Такие материалы представляют интерес прежде всего для потребителей, предъявляющих высокие требования к эксплуатационным свойствам покрытий.
Определенное неудобство представляет двухупаковочность составов, состоящих из основы лака и отвердителя. Однако если в производственном процессе можно организовать участок по порционному приготовлению составов механизированным способом, то эта проблема отпадает. Поэтому водоразбавляемые двухупаковочные полиуретановые лаки нашли особенно широкое применение в промышленности при окраске металлических и других изделий, в том числе автотранспорта, где они используются уже в течение длительного времени.
При непрерывном процессе окрашивания с подачей лакокрасочного материала из краскозаготовительного отделения, как на автомобильном производстве, для выпуска готовых полиуретановых составов необходимо применять эффективное смесительное оборудование [12]. При окрашивании полиуретановыми материалами автомобилей, естественно, применяется горячая сушка. При отверждении водоразбавляемых составов нагреванием могут возникнуть дефекты на покрытиях, связанные с особенностями физического поведения воды: образование пузырей и нарушение сплошности пленки. Для недопущения подобных дефектов необходимо применять увеличенное количество со - растворителей и целевых добавок.
Более сложным является применение водоразбавляемых двухупаковочных полиуретановых материалов для ремонтного окрашивания автомобилей. Поэтому водоразбавляемые лакокрасочные материалы пока ограниченно используют на предприятиях ремонтного окрашивания автомобилей в Европе. Для этой цели рекомедуют органорастворимые полиуретановые составы.
В табл. 3.12 приведена рецептура водоразбавляемой двухупаковочной полиуретановой грунтовки, предназначенной для промышленной окраски металлоизделий. Соотношение пленкообразователя и отвердителя 100 :17,3 или 85,3 :14,7.
Таблица 3.12
Рецептура водоразбавляемой полиуретановой грунтовки для промышленного применения
№ |
Вещество |
Массовая доля |
Плотность, |
Массовое |
Сухого |
Г/см3 |
Содержание, % |
||
Вещества, % |
||||
Пигментированный состав |
||||
1 |
Акриловая дисперсия, 45%-ная в деионизированной воде, ОН-групп 3,2% (сухая масса) |
9,8 |
1,2 |
21,8 |
2 |
Обессоленная вода |
7,8 |
||
3 |
Пеногаситель |
0,6 |
||
4 |
Диспергатор |
0,5 |
||
5 |
Диоксид титана |
9,9 |
4,1 |
9,9 |
6 |
Тальк |
2,3 |
2,7 |
2,3 |
7 |
Сульфат бария |
10,4 |
4,3 |
10,4 |
8 |
Слюда |
6,9 |
2,7 |
6,9 |
9 |
Фосфат цинка |
11,6 |
3,5 |
11,6 |
10 |
Желтый железооксидный пигмент |
3,8 |
3,9 |
3,8 |
11 |
Коррозионно-защитный агент |
0,4 |
0,4 |
|
Добавки |
||||
12 |
Акриловая дисперсия, 45%-ная в деионизированной воде, ОН-групп 3,2% (сухая масса) |
10,0 |
22,3 |
|
13 |
Агент смачивания |
0,4 |
||
14 |
Загуститель (10%-ный в воде) |
0,1 |
1,3 |
|
Итого: |
65,2 |
100,0 |
||
Отвердитель |
||||
15 |
Низковязкий тример ГДИ 100%, NC0- 23% |
59,0 |
1,2 |
59,0 |
16 |
Бутилацетат |
31,0 |
||
17 |
Бутилгликольацетат |
10,0 |
||
Итого: |
59,0 |
100,0 |
Примечание. 1,12 - Setalux 6520 AQ (Akzo-Resins); 3 - Foammaster от Henkel-Cognis; 4 - Disperse Aid W 22 (Daniel Products); 5 - Cronos 2059 от Cronos Int.; 6 - Talkum AT extra (Norwegian Talcum S/A); 7 - Blanc fixe micro (Sachtleben; 8 - Plastorit Naintsch micro (Naintsch); 9 - Delaphos 2 (ISC Alloys); 10 - Bayferrox 3910 (Bayer); 11 - Forbest 600 (Lucas Meyer); 13 - Byk 348 (Byk Chemie); 14 - Viscalex HV 30 (Ciba Specialities); 15 - Desmodur N 3600 (Bayer). |
В качестве основы грунтовки [13] служит водная полиакриловая дисперсия (45%-ная) с содержанием ОН-групп 3,2% (в пересчете на сухое вещество), а в качестве отвердителя - низковязкий тример гексаметилендиизоцианата (содержание NCO-rpynn 23,0%). В качестве пигментов и наполнителей выбраны диоксид титана, желтый железооксидный пигмент, фосфат цинка (антикоррозионный пигмент), тальк, сульфат бария и слюда. Кроме того, в дисперсионной среде присутствуют пеногаситель, диспергатор и водорастворимый ингибитор коррозии. В полиакриловую дисперсию предварительно вводят также смачивающий агент и загуститель. Соотношение 1МСО : ОН должно составлять 1,5:1.
При отверждении полиакриловой смолы с содержанием ОН-групп 3,2% полиизоцианатом (1МСО- = 23,0%) можно рассчитать ЫСО-коэффициент:
ОН-% • М„со • 100 3,2 • 42 • 100
N00-коэффициент =------------------------------------------------ = ----------------------------------------- =34 г/100 г
1ЧСО-% • Мон 23 »17
ЫСО - коэффициент • Макрилата • соотношение отвердителя
^отвердителя = = 17,3
Масса отвердителя (на сухое вещество)
Содержание сухого вещества в грунтовке первоначально составляет 64%. После разбавления обессоленной водой до рабочей вязкости 50 с (воронка ВЗ-4 / 23°С) массовая доля нелетучих веществ составит 56%. Степень пигментирования грунтовки = 1,6:1.
9,9/ 4,1 + 2,3/ 2,7 + 10,4/ 4,3 + 6,9/ 2,7 + 11,6/ 3,5 + 3,8/ 3,9
ОКП ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ . 100% = 33%
9,9/ 4,1 +2,3/2,7+10,4/4,3+6,9/2,7+11,6/3,5+3,8/3,9+19,8/1,2+10,2/1,2
Грунтовка отверждается при комнатной температуре.