Dal punto di vista della composizione, è correlato sia al meccanismo di coalescenza delle particelle della dispersione polimerica termoplastica che al meccanismo di formazione del film della reazione di reticolazione della soluzione polimerica termosettica.
Durante il processo di formazione del film:
Volatilizzazione della materia volatile (solvente, acqua);
Co-coagulazione di particelle di poliolo e poliisocianato;
La reazione di poliisocianesi e acqua;
La reazione di polioli e poliisocianati.
La sua formazione cinematografica è composta da una serie di processi cinetici e la sua sequenza e il processo di sviluppo di occorrenza ha un'influenza importante sulla qualità e sulle prestazioni del film.
All'inizio della miscelazione dei due componenti, la coalescenza delle particelle di polimero e la reazione chimica dell'isocianato sono processi importanti che influenzano il sistema. Oltre ai suddetti fattori che continuano a svolgere un ruolo importante nel processo di formazione del film, anche l'evaporazione di acqua e solvente diventa molto importante. Una volta che il componente isocianato viene miscelato con il componente idrossilico, viene immediatamente disperso. Durante la fase di miscelazione, le particelle di polimero si uniscono a un piccolo grado. Molti studi lo hanno confermato
All'inizio della miscelazione dei due componenti, la coalescenza delle particelle di polimero e la reazione chimica dell'isocianato sono processi importanti che influenzano il sistema. Oltre ai suddetti fattori che continuano a svolgere un ruolo importante nel processo di formazione del film, anche l'evaporazione di acqua e solvente diventa molto importante. Una volta che il componente isocianato viene miscelato con il componente idrossilico, viene immediatamente disperso. Durante la fase di miscelazione, le particelle di polimero si uniscono a un piccolo grado. Molti studi hanno confermato che la reazione di -NCO con acqua è molto più lenta della reazione con l'idrossile, che è una base teorica importante per la progettazione di rivestimenti poliuretanici a due componenti a base d'acqua.
Man mano che l'acqua e il solvente evaporano durante il processo di formazione del film, le particelle di polimero vengono strette insieme e i segmenti molecolari polimerici si diffondono attraverso l'interfaccia per causare la coalescenza delle particelle polimeriche, che promuove anche la reazione di gruppi -NCO e idrossilici, - - - -La velocità di reazione di NCO varia a seconda del sistema. Di solito ci vogliono alcuni giorni per reagire l'80% di -NCO e le prestazioni della membrana sono generalmente completamente stabilite entro 7-14 giorni.
Utilizzando la spettroscopia a infrarossi e l'analisi termica per studiare la reazione chimica liquida del poliuretano a due componenti a base d'acqua, si è riscontrato che il tasso di reazione di -NCO non è solo correlato alla concentrazione di idrossile e al contenuto di umidità del sistema, ma anche correlata a il tipo e la struttura colloidale del componente idrossilico. La struttura colloidale del componente idrossile e altri gruppi sulla catena polimerica hanno un effetto molto importante sulla velocità di reazione di -NCO e la velocità di reazione di -NCO si riferisce direttamente al limite di tempo di costruzione del rivestimento e al problema di CO2 bolle cinematografiche. Dopo che i due componenti sono stati miscelati, le particelle condensano e la reazione dell'isocianato è il processo principale; Dopo la costruzione, l'evaporazione di acqua e solvente è il processo principale.
Studiando la reazione competitiva di acqua, idrossile e isocianato prima della costruzione dopo la miscelazione, si è scoperto che la reazione di idrossile e isocianato si è verificata quasi immediatamente, mentre l'acqua e l'isocianato hanno iniziato a reagire solo dopo 2H. Dopo che i due componenti sono stati miscelati, la viscosità del sistema aumenta leggermente nel primo 1-2H e quindi la viscosità diminuisce gradualmente, iniziando a schiuma leggermente e infine schiuma molto. La schiuma è causata dalla formazione di CO2 tra acqua e isocianato. All'aumentare della quantità di catalizzatore (dibutyltin), il tempo di schiuma viene ridotto. Catalizzatori, defoamer e velocità di agitazione influenzano tutti questo risultato e influenzano anche la durata della vita del prodotto.
Nel sistema poliuretano a due componenti a base d'acqua, il poliolo e l'agente di cura sono dispersi nell'acqua media sotto forma di particelle di lattice e il processo di formazione del film è diverso dal sistema a due componenti a base di solvente. La fase iniziale è un processo di essiccazione fisica, che è principalmente la volatilizzazione dell'acqua. Durante questo processo, le particelle polimeriche sono vicine tra loro e si uniscono e le catene polimeriche iniziano a diffondersi e reagire tra loro. I principali fattori che influenzano il processo sono:
Il contenuto di acqua è influenzato dalla temperatura e dall'umidità;
La viscoelasticità del poliolo polimerico e dell'agente di indurimento influenzerà il processo di deformazione della fusione delle particelle. La viscoelasticità dipende da TG, polarità, peso molecolare, solvente e plastificante, ecc.;
Per le particelle di lattice stabile anioniche e non ioniche, è difficile superare la forza repulsiva sulla superficie delle particelle.
L'interdiffusione delle particelle è un fattore importante del sistema a due componenti termosettici, poiché determina il grado di reticolazione dell'agente di reticolazione attraverso l'interfaccia delle particelle per formare una struttura di rete. Soprattutto per il sistema ad asciugatura rapida TG, MW, il modulo di taglio G è alto e la proprietà che forma il film è scarsa. Utilizzando l'agente di reticolazione del trimer HDI basso, è possibile utilizzare l'emulsione ad alta poliolo polimerico TG. La dimensione delle particelle è piccola e la formazione del film è buona, ma è difficile per tali emulsioni raggiungere l'equilibrio tra contenuto solido/viscosità e deve essere evaporata più acqua per raggiungere lo stato di fusione, al fine di ottenere una migliore formazione di film per Performance di emulsioni TG e MW elevate, modificando la superficie del polimero, quando l'emulsione raggiunge un migliore equilibrio solido di contenuto/viscosità, le catene polimeriche possono essere fuse e diffuse. Inoltre, l'aumento della tensione interfacciale tra aria e acqua è benefico per la formazione del film di particelle. Il fattore chiave nel processo di formazione del film è la dispersione delle molecole polimeriche durante la coalescenza, che è correlata al movimento del segmento su larga scala delle catene molecolari, quindi il polimero sarà inferiore a TG quando la temperatura è superiore alla temperatura di transizione del vetro ( TG) Quando è più facile formare un film. Tuttavia, i rivestimenti prodotti dai polimeri con TG inferiore hanno una scarsa resistenza, durata, resistenza all'abrasione e resistenza chimica. Per superare queste carenze di prestazioni, vengono utilizzati polimeri con TG più elevato e un peso molecolare più elevato. Per formare un film adeguato, tali dispersioni devono aggiungere un solvente per gonfiare le particelle di polimero per ridurre la TG o utilizzare una temperatura di formazione del film più elevata per aumentare la fluidità del polimero. Ma questi possono causare un contenuto VOC più elevato o richiedere un passo di cottura.
A causa dell'esistenza di molte reazioni laterali, l'essiccazione chimica del sistema poliuretano a base d'acqua a due componenti è più complicata del corrispondente sistema a base di solventi. La velocità di queste reazioni dipende dalle condizioni di reazione come temperatura, catalizzatore, concentrazione e reattività dei gruppi di poliisocianato e idrogeno attivi. Per i poliisocianati alifatici e cicloaliphatici, l'acqua in eccesso competerà con i polioli. La velocità di reazione di acqua e tali poliisocianesi dipende in gran parte dal valore del pH (pH> 7, la velocità di reazione è veloce). La velocità di reazione dei gruppi carbossilici è lenta, mentre i gruppi amminici sono uno o più ordini di grandezza più velocemente dei polioli. La miscelazione e la compatibilità di poliisocianesi e polioli nelle particelle sono fattori molto importanti. Colpiscono la distribuzione dell'agente di reticolazione tra e all'interno delle particelle, nonché l'uniformità del film di rivestimento finale.
