影响聚氨酯亚光白面漆耐黄变性能的因素探讨

   日期:2021-07-08     浏览:69    
核心提示:影响聚氨酯亚光白面漆耐黄变性能的因素探讨庞文武 1,陈炳耀 2,毛秋燕 2,温海军 2,何冬梅 2,罗国涛 1(1.广东顺德三和化工有
影响聚氨酯亚光白面漆耐黄变性能的因素探讨
庞文武 1,陈炳耀 2,毛秋燕 2,温海军 2,何冬梅 2,罗国涛 1
(1.广东顺德三和化工有限公司,广东 佛山 528325;2.广东三和化工科技有限公司,广东 中山 528429)

0 引言
聚氨酯白面漆具有洁白、丰满、手感好等特点,在家具、家装市场深受消费者的喜爱,但白面漆都难免会随着使用年限的增长而泛黄,逐渐失去了原有的洁白、干净等高贵的外观。针对聚氨酯白面漆容易黄变的缺陷,涂料生产企业纷纷推出迎合市场的耐黄变白面漆、抗黄变白面漆等亚光白面漆产品。虽然目前市场上各类亚光白面漆耐黄变效果不尽相同,但都基本具备有一定的抗黄变性能,迎合了消费者的需求。涂料生产企业是如何改善白面漆耐黄变性能的?白面漆的黄变过程又是受到了哪些因素的影响?涂料市场消费者对这方面的了解还是知之甚少。
本文主要通过对聚氨酯白面漆的主要原料包括树脂、固化剂、钛白粉的选择,经过漆膜紫外线人工加速老化试验,探究聚氨酯白面漆耐黄变性能的影响因素,为涂料企业生产优质耐黄变的聚氨酯白面漆提供参考依据。

1 试验部分
1.1 原材料
原材料均选择聚氨酯亚光白面漆主要成分:树脂、润湿分散剂、金红石钛白粉、消泡剂、流平剂、消光粉、溶剂、固化剂等。
1.2 仪器
紫外灯光光源箱(人工加速漆膜老化过程)、紫外光分光光度计(检测白面漆颜色变化程度)、高速分散机(亚光白面漆制备)、W-71 喷枪。
1.3 涂料的配制
PU 白色面漆(甲组分)配方见表 1。

表 1 配方中选用的 3 种树脂分别为椰子油改性短油醇酸树脂、油酸改性短油醇酸树脂和蓖麻油改性短油醇酸树脂。白面漆的制备过程严格按照表 1 配方用量,先加入树脂、润湿分散剂、金红石型钛白粉、消光粉、溶剂等材料,然后开启高速搅拌机搅拌至漆料中控细度合格,后再加入消泡剂、流平剂调整漆料漆膜性能,所有助剂搅拌均匀后检测漆料黏度。漆料的黏度直接影响到涂料的贮存和施工,如果黏度过高必须适当添加一定的溶剂,直至调整出适宜施工的聚氨酯亚光白面漆。
固化剂(乙组分)配方见表 2。

稀释剂配方:m(XYL)∶ m(BAC)∶ m(CYC)=6 ∶ 3 ∶ 1。
1.4 漆膜制备与黄变检测
统一采用喷涂过不饱和聚酯白底漆的底板(20cm×30 cm),然后用 400# 砂纸均匀打磨至表面平整光滑,调漆配比为 m(主漆)∶ m(固化剂)∶ m(稀释剂)=1.0 ∶ 0.5 ∶ 0.8)。
亚光白面漆耐黄变性能检测方法如下: 先将亚光白面漆喷涂在专用检测板上,放置 4 ~ 6 h,直至漆膜干透,然后将干燥后的板材放到紫外灯光箱中照射,照射过程灯光箱全程封闭。分别在 0.5 h、1.0 h 和3.0 h 3 个时间点取出板材,采用紫外分光光度计测量白面漆颜色变化值。其中变色程度用 ΔE 表示,ΔE 越大表示漆膜颜色差异越大;黄变程度用 Δb 表示,Δb越大表示漆膜黄变程度越大。
1.5 涂料黄变机理
亚光白面漆黄变指的是喷涂过白面漆的物品在使用一段时间后,洁白的漆膜锐变成黄色的过程,一般黄变速度很慢,只有达到一定时间才会显现出来。聚氨酯白面漆之所以黄变,主要还是在高温、光照、反应等 3个方面的影响下漆膜老化发生氧化反应。聚氨酯氧化后,涂料中的苯环与氨基甲酸酯共轭结构顺序重新排序,形成具有发色基团的醌式结构。光照因素为漆膜黄变反应提供能量,造成涂料逐渐老化降解,不饱和键是涂料黄变的基本原因,含不饱和键的涂料就有变色的可能,后漆膜黄变的速度又受到涂料颜填料对紫外线的吸收强度的影响。
2 结果与讨论
2.1 树脂种类对白面漆耐黄变性能的影响
树脂是白面漆主要的成膜物质,试验中采用同一固化剂与稀释剂,分别选用油酸改性短油醇酸树脂、蓖麻油改性短油醇酸树脂和椰子油改性短油醇酸树脂制备聚氨酯白面漆调漆,喷板测试树脂种类对耐黄变性能的影响,试验数据见表 3。

由表 3 可以看出,树脂种类不同,白面漆耐黄变性能不同。在 0.5 h 检测中,配方 1 已经明显变黄,并且在 3.0 h 的检测中黄变程度也是大的,所以上述 3种树脂相比而言,配方 3 椰子油改性醇酸树脂制备的白面漆耐黄变性能好,配方 2 蓖麻油改性醇酸树脂制备的白面漆耐黄变性能稍差,配方 1 油酸改性醇酸树脂制备的白面漆耐黄变性能差。
2.2 固化剂种类对白面漆耐黄变性能的影响
为了验证固化剂对聚氨酯白面漆黄变性的影响,试验过程采用同一树脂与稀释剂,分别取用 HDI 三聚体、TDI 三聚体、TDI-TMP 加成物与 TDI-HDI 混合三聚体不同种类固化剂调漆,喷板测试不同种类固化剂对耐黄变性能的影响,试验数据见表 4。

由表 4 可以看出,固化剂种类不同白面漆耐黄变性能也不同。配方 1 和配方 3 在 1.0 h 检测中已经明显变黄,并且在 3.0 h 的检测中黄变程度也大;由 4 种固化剂喷出的板面相比而言,HDI 三聚体固化剂比 TDITMP 加成物固化剂耐黄变性能好,TDI-HDI 混合三聚体固化剂比单纯的 TDI 三聚体固化剂耐黄变性能好。
2.3 钛白粉对白面漆耐黄变性能的影响
除了树脂与固化剂会对白面漆耐黄变性能产生影响外,为了进一步验证其他原料在白面漆抗黄变中起到的作用,我们将金红石型钛白粉替换为价位更低廉的锐钛型钛白粉,在白面漆树脂与固化剂相同的情况下,分别采用不同钛白粉制备的白面漆喷板测试钛白粉在耐黄变性能中的作用,试验数据见表 5。

由表 5 可以看出,钛白粉在聚氨酯白面漆抗黄变过程中起重要作用。用金红石型钛白粉生产的白面漆,Δb 值在试验中的 3 个时间段都比较稳定,而锐钛型钛白粉原料生产的白面漆,Δb 值跳跃较大,耐候性能差。金红石型钛白粉作为颜填料生产白面漆是比较好的,特别是在生产抗黄亚光白面漆中,好少用锐钛型钛白粉。

3 结语
白色家装风格简约、洁白,受到越来越多业主的喜爱,聚氨酯亚光白面漆被广泛地运用于家具、家装等各个装修领域中,而白色风格家居在具备美丽外观的同时,也常常因为漆膜后期黄变问题困扰着众多业主。经过以上试验数据比较,得出以下结论:
1)对聚氨酯亚光白面漆耐黄变性能影响大的是固化剂成分,芳香族异氰酸酯固化剂在生产过程中产生大量的游离 TDI,游离 TDI 浓度过高时会加速其与紫外线的反应,终造成漆膜快速变黄,为了达到抗黄变性能必须用脂肪族异氰酸酯代替芳香族异氰酸酯。
2)涂料所用树脂也是聚氨酯亚光白面漆黄变的一大影响因素,明显的表现在于一些小品牌的树脂质量不过关,完全达不到耐黄变性能要求。从试验数据来看,椰子油改性醇酸树脂与含羟基丙烯酸树脂耐黄变性都比较理想。
3)钛白粉的类型也会影响白面漆耐黄变性能。市面上金红石型钛白粉的价格明显高于锐钛型钛白粉,所以很多涂料企业为了降低生产成本大量采用锐钛型钛白粉生产白面漆。但实际上金红石型钛白粉晶体结构比较稳定,耐候性与抗黄变性能都比锐钛型钛白粉要好很多。
4)与自然老化相比,采用紫外灯光光源箱照射是一种人工加速老化试验,其原理是将紫外灯光箱强烈的紫外线照到白面漆膜中。所以在聚氨酯白面漆生产过程中适当添加紫外光吸收剂,降低紫外光对漆膜的损坏,也是延长白面漆黄变时长的一种方法。
 









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