Aus Sicht der Zusammensetzung hängt es sowohl mit dem Partikelkoaleszenzmechanismus der thermoplastischen Polymerdispersion als auch mit dem Filmbildungsmechanismus der Vernetzungsreaktion der Thermosetting -Polymerlösung zusammen.
Während des Filmformingprozesses:
Verflüchtigung der flüchtigen Materie (Lösungsmittel, Wasser);
Co-Koagulation von Polyol- und Polyisocyanatpartikeln;
Die Reaktion von Polyisocyanaten und Wasser;
Die Reaktion von Polyolen und Polyisocyanaten.
Die Filmbildung besteht aus einer Reihe kinetischer Prozesse, und deren Auftrittssequenz und Entwicklungsprozess haben einen wichtigen Einfluss auf die Qualität und Leistung des Films.
Zu Beginn des Mischens der beiden Komponenten sind die Koaleszenz von Polymerpartikeln und die chemische Reaktion von Isocyanat wichtige Prozesse, die das System beeinflussen. Zusätzlich zu den oben genannten Faktoren, die weiterhin eine wichtige Rolle im Filmbildungsprozess spielen, wird auch die Verdunstung von Wasser und Lösungsmittel sehr wichtig. Sobald die Isocyanat -Komponente mit der Hydroxylkomponente gemischt ist, wird sie sofort verteilt. Während der Mischstufe verschmelzen die Polymerpartikel in geringem Maße. Viele Studien haben das bestätigt
Zu Beginn des Mischens der beiden Komponenten sind die Koaleszenz von Polymerpartikeln und die chemische Reaktion von Isocyanat wichtige Prozesse, die das System beeinflussen. Zusätzlich zu den oben genannten Faktoren, die weiterhin eine wichtige Rolle im Filmbildungsprozess spielen, wird auch die Verdunstung von Wasser und Lösungsmittel sehr wichtig. Sobald die Isocyanat -Komponente mit der Hydroxylkomponente gemischt ist, wird sie sofort verteilt. Während der Mischstufe verschmelzen die Polymerpartikel in geringem Maße. Viele Studien haben bestätigt, dass die Reaktion von -nco mit Wasser viel langsamer ist als die Reaktion mit Hydroxyl, was eine wichtige theoretische Grundlage für das Design von Polyurethanbeschichtungen auf Wasserbasis ist.
Da das Wasser und das Lösungsmittel während des Filmbildungsprozesses verdampfen, werden die Polymerpartikel zusammengedrückt, und die Polymermolekülsegmente diffundieren durch die Grenzfläche, um die Koaleszenz der Polymerpartikel zu verursachen, was auch die Reaktion von -nco und Hydroxylgruppen fördert, - - - - - - - - - - - - - - -Die Reaktionsgeschwindigkeit von NCO variiert je nach System. Normalerweise dauert es einige Tage, bis 80% der NCO reagiert werden, und die Leistung der Membran ist im Allgemeinen innerhalb von 7 bis 14 Tagen vollständig etabliert.
Unter Verwendung der Infrarotspektroskopie und der thermischen Analyse zur Untersuchung der chemischen Reaktion der flüssigen chemischen Reaktion von Polyurethan auf Wasserbasis ist es festgestellt Die Art und kolloidale Struktur der Hydroxylkomponente. Die kolloidale Struktur der Hydroxylkomponente und andere Gruppen in der Polymerkette wirkt sich sehr wichtig auf die Reaktionsgeschwindigkeit von -nco, und die Reaktionsgeschwindigkeit von -nco bezieht sich direkt auf die Bauzeitgrenze der Beschichtung und das CO2 Filmblasen. Nachdem die beiden Komponenten gemischt sind, kondensieren die Partikel und die Reaktion von Isocyanat ist der Hauptprozess; Nach dem Bau ist die Verdunstung von Wasser und Lösungsmittel der Hauptprozess.
Durch die Untersuchung der Wettbewerbsreaktion von Wasser, Hydroxyl und Isocyanat vor dem Bau nach dem Mischen wurde festgestellt, dass die Reaktion von Hydroxyl und Isocyanat fast sofort auftrat, während Wasser und Isocyanat erst nach 2 Stunden zu reagieren begannen. Nachdem die beiden Komponenten gemischt sind, nimmt die Viskosität des Systems in den ersten 1-2H leicht zu, und dann nimmt die Viskosität allmählich ab, beginnt leicht zu schäumen und schließlich viel zu schäumen. Das Schäumung wird durch die Bildung von CO2 zwischen Wasser und Isocyanat verursacht. Wenn die Menge an Katalysator (Dibutyltin) zunimmt, wird die Schaumzeit verkürzt. Katalysatoren, Entzündungen und Rührgeschwindigkeit beeinflussen dieses Ergebnis und beeinflussen auch die Lebensdauer des Produkts.
Im Zweikomponenten-Polyurethan-System auf Wasserbasis werden das Polyol und das Aushärtungsmittel im mittleren Wasser in Form von Latexpartikeln verteilt, und der Filmforming-Prozess unterscheidet sich vom vorlösungsmittelbasierten Zweikomponentensystem. Die Anfangsphase ist ein physischer Trocknungsprozess, der hauptsächlich die Verflüchtigung von Wasser ist. Während dieses Prozesses liegen die Polymerpartikel nahe beieinander und verschmelzen, und die Polymerketten diffundieren und reagieren miteinander. Die Hauptfaktoren, die den Prozess beeinflussen, sind:
Der Wassergehalt wird durch Temperatur und Luftfeuchtigkeit beeinflusst.
Die Viskoelastizität von Polymerpolyol und Aushärtungsmittel beeinflusst den Fusionsdeformationsprozess von Partikeln. Die Viskoelastizität hängt von TG, Polarität, Molekulargewicht, Lösungsmittel und Weichmachern usw. Ab;
Für anionische und nichtionische stabile Latexpartikel ist es schwierig, die abstoßende Kraft auf der Partikeloberfläche zu überwinden.
Die Interdiffusion von Partikeln ist ein wichtiger Faktor des thermosettierenden Zweikomponentensystems, da es den Grad der Vernetzung des Vernetzungsmittels durch die Partikelgrenzfläche bestimmt, um eine Netzwerkstruktur zu bilden. Insbesondere für Hochtrocknessystem mit hohem TG, MW, ist der Schermodul G hoch und die Filmforming-Eigenschaft ist schlecht. Unter Verwendung von HDI -Trimer -Vernetzungsmittel mit niedrigem TG -Polymer -Polyolemulsion kann verwendet werden. Die Partikelgröße ist klein und die Filmbildung ist gut, aber für solche Emulsionen ist es schwierig, das Gleichgewicht zwischen festem Gehalt/Viskosität zu erreichen, und mehr Wasser muss verdunstet werden, um den Fusionszustand zu erreichen, um eine bessere Filmbildung für eine bessere Filmbildung zu erhalten Die Leistung mit hoher TG- und MW -Emulsionen, indem die Polymeroberfläche modifiziert wird, wenn die Emulsion ein besseres Gleichgewicht zwischen festem Gehalt/Viskosität erreicht, können die Polymerketten verschmolzen und diffusiert werden. Darüber hinaus ist die Erhöhung der Grenzflächenspannung zwischen Luft und Wasser auch für die Filmbildung von Partikeln vorteilhaft. Der Schlüsselfaktor im Filmbildungsprozess ist die Dispersion von Polymermolekülen während der Koaleszenz, die mit der groß angelegten Segmentbewegung von molekularen Ketten zusammenhängt, so Tg) Wenn es einfacher ist, einen Film zu bilden. Die von Polymeren mit niedrigeren TG produzierten Beschichtungen weisen jedoch eine schlechte Festigkeit, Haltbarkeit, Abriebfestigkeit und chemische Resistenz auf. Um diese Leistungsmangel zu überwinden, werden Polymere mit höherem TG und höherem Molekulargewicht verwendet. Um einen ordnungsgemäßen Film zu bilden, müssen solche Dispersionen ein Lösungsmittel hinzufügen, um die Polymerpartikel zu schwellen, um die TG zu reduzieren, oder eine höhere Filmformungstemperatur verwenden, um die Fluidität des Polymers zu erhöhen. Diese können jedoch einen höheren VOC -Gehalt verursachen oder einen Backschritt erfordern.
Aufgrund der Existenz vieler Seitenreaktionen ist die chemische Trocknung des mit Wasser übertragenen Polyurethan-Systems mit zwei Komponenten komplizierter als das entsprechende Lösungsmittel-basierte System. Die Geschwindigkeit dieser Reaktionen hängt von den Reaktionsbedingungen wie Temperatur, Katalysator, Konzentration und der Reaktivität von Polyisocyanat und aktiven Wasserstoffgruppen ab. Bei aliphatischen und zykloaliphatischen Polyisozyanaten konkurrieren überschüssiges Wasser mit Polyolen. Die Reaktionsgeschwindigkeit von Wasser und solche Polyisocyanate hängt weitgehend vom pH -Wert ab (pH> 7, die Reaktionsgeschwindigkeit ist schnell). Die Reaktionsgeschwindigkeit von Carboxylgruppen ist langsam, während Aminogruppen eine oder mehrere Größenordnungen schneller sind als Polyole. Die Mischung und Kompatibilität von Polyisocyanaten und Polyolen in den Partikeln sind sehr wichtige Faktoren. Sie beeinflussen die Verteilung des Vernetzungsmittels zwischen und innerhalb der Partikel sowie die Gleichmäßigkeit des endgültigen Beschichtungsfilms.
