木器漆配方设计

如何解决PU木器底漆冬天固化速度慢？
加大PU木器漆配比中固化剂的比例，一般加大（10～20）%或将固化剂固体量的(1/3～1/2)换为三聚体固化剂。

在PU木器漆组份中增加(0.1～0.3)%的叔胺类(如三乙基胺)或与有机锡类（如美国气体化工的二丁基二月桂酸锡(即T-12)）的混合物，以促进其低温环境下的固化速度。

注：叔胺类固化剂对PU木器漆的固化加速作用非常明显，但该助剂同时大大加快漆膜黄变速度，同时，上述两种助剂在气温高的环境中大大缩短PU漆施工液的工作时间。

二丁基二月桂酸锡必须选择高品质产品，否则可能引起缩孔。

使用叔氨或T-12催干剂对加快固化速度均只起辅助作用且作用有限，一般建议PU漆施工温度不宜低于15℃。

在PU木器漆配方中加入部分硝化棉(即以物理干燥的方式提高玻璃化温度)，但此方法使黄变现象加剧(包括罐内黄变及漆膜黄变)。

同时，降低了漆膜丰满度。

注：由于硝化棉中含有乙醇，而且天那水中可能含有丁醇（或异丁醇），因此，不能厚涂施工，否则，将因消耗部分固化剂中NCO而导致漆膜反而不干！此外，油漆中加了硝化棉后，固化剂中不能加入三聚体，否则，由于不相容，配漆后析出。

就干燥速度论PU木器漆冬季配方设计
概述
聚氨酯涂料，以其优良的理化性能和装饰性能，广泛的适应性；成为工业木器涂装最大宗的涂料品种。

但是，聚氨酯跟其他双组份涂料一样，低温干燥性存在不足，表干，实干速度都比较慢，工期长，工件容易被污染。

这些因素，让大家对聚氨酯又爱又恨
在实际配方实践中，工程师们总结出很多办法，来提高低温的干燥效率，提高了工效。

总结起来，可以大致分为这样几类措施：1、快速表干，提高羟基和NCO 的体积密度；2、通过选择树脂，提高羟基和NCO的反应活性；3、通过催化剂提高反应转化速度；4、通过物理成膜树脂增塑提高成膜速度。

下面，我们展开讨论，与朋友们一起分享。

1、木器涂料中的聚氨酯化学
1.1、聚氨酯涂料的化学反应
我们平常采用的聚氨酯木器涂料，热塑形成膜和潮固化还是占少数，主体还是双组份涂料。

在这里，我们就单一讨论双组份聚氨酯涂料。

R(OH)n + R’(NCO)m→－(OH-R-OOCNH-R’-NCO)n－
从如上方程式，我们可以看出，干燥速度，受羟基活性，NCO活性，温度，催化剂等因素的影响。

反应基团活性越高，催化剂效率越高，温度越高，反应速度越快，自然干燥就越快。

1.2、聚氨酯涂料的组成
在聚氨酯工业木器漆中，一般采用羟基醇酸树脂（含合成脂肪酸树脂）与TDI系固化剂为成膜物质。

下边分别描述：
羟基醇酸树脂：比如长兴的3106，三木的3738，元邦的3270MH等等；
固化剂：TDI-TMP加成物，TDI三聚体。

树脂与固化剂的选型和影响因子在后边分论中讨论。

催化剂：如T-12，三亚甲基二胺。

溶剂：EAC,BAC,TOL,XYL,PMA,CAC 等按照一定比例配制而成。

增塑树脂：如NC,环氧树脂等。

2、不同影响因子处理措施
2.1、温度
聚氨酯涂料，反应速度与温度关系很大。

这个我们可以通过同一产品在不同温度下的可使用时间来表征。

笔者曾经做过大致的比较，聚氨酯木器漆，夏季的可使用时间一般不超过4小时，短的只有2小时。

但是夏季生产的同一产品，在冬季测试，可使用时间有的可以达到10多个小时。

中国南北维度差别大，冬季温差很大。

黄淮地区及以北，冬季气温基本在零度以下，不管采取什么措施，都无法施工，只能升温。

所以，这一广大地区，所有的工业木器涂装厂，均有烘烤措施。

这里有一个问题，考虑到物料，工件一般不预热，如果不在配方上采取措施，产品的可靠性和适应性还是会受到一定的局限，所以，一般的涂料厂在树脂选型，催化剂，固化剂，溶剂等方面均会采取一定的措施。

梅岭一线以南，一般最低气温都在5度以上，多数时间在10度左右甚至更高，尤其在工业木器加工的中山、珠海、顺德、广州、东莞、深圳、江门等地，温度更为适宜。

所以，这一地区，温度问题没有这么明显，只是稍稍采取措施就能解决。

那么，在梅岭以北，黄淮地区以南，包括西南的绝大多数地方，气温低而又没低到供暖的程度，问题就尤为显著。

从这个角度看，一般说来，我们尽量引导涂装厂采取加热措施，一方面降低配方措施的压力，一方面提高最终产品的可靠性和稳定性。

2.2、树脂与固化剂
前面已经介绍，低温下，羟基与NCO的反应活性显著降低，我们需要更高活性的羟基树脂和固化剂。

同时，在低温下，由于活性低，树脂中的羟基和固化剂中NCO一旦部分反应后，其二级反应更为困难。

此外，低温下，随着溶剂的挥发，粘度上升更快。

这种情况下，更容易发生封端，聚合度不高。

得到的结果是，涂膜柔韧性显著降低。

这时，我们需要选择柔韧性更高的树脂配合使用，柔韧性和经济型都比较好的，当属蓖麻油改性醇酸树脂，比如元邦的 32-70MH。

同时，蓖麻油改性醇酸树脂反应活性比较高，同时也能提高干燥速度（如果在夏天使用，注意考察可使用时间。

）。

相对来说，固化剂采取措施更普遍一些。

我们常用的固化剂一般由TDI-TMP加成物（如L-75），TDI三聚体（如三井D-262）,HDI三聚体（如3390）按不同配比组成。

其中，TDI三聚体反应活性最强，加成物次之，HDI三聚体再次之。

对于哑光面漆和底漆，比较好办，适当提高TDI三聚体的含量，可以显著提高干燥速度；一般情况下，可以把TDI三聚体的含量提高到固化剂的 40%（固体份比）。

比较极端的例子：大宝有一款产品，其固化剂全部采用TDI三聚体，用的是撒比斯的 D-60；当然，这种情况对树脂柔韧性有特别的要求，不建议大家简单模仿。

对于亮光面漆来说，情况相对就要复杂一些。

亮光面漆一般采用合成脂肪酸树脂，制得的漆，羟基含量高，施工固体份高，由于反应的位阻效应，干燥速度比较慢；同时，固化剂一般采用L75,并不加三聚体。

三聚体在这里对光泽有一定的影响。

如果添加NC等材料，会显著降低丰满度和光泽，也不适宜采用。

如果非要在配方上采取措施，个人的体会是采用撒比斯的 D-60 与3390 配合使用。

这样干燥速度能提高，丰满度，光泽，清晰度，柔韧性基本无变化。

这里，单独提一个事情。

有的人采用环氧树脂替代蓖麻油改性醇酸树脂。

以增塑的形式提高涂膜的柔韧性。

这样的措施，有一定的经济性。

但是面临几个风险，分别描述一下，有这个需求的朋友可以关注一下：
1、当添加量比较大的情况，到夏天的时候回粘。

状态与蓖麻油增塑NC漆一样。

2、添加量适当，如果做出口产品，需要过赤道的话，会出现部分涂层开裂或者暴壳的现象。

氨基甲酸酯在高温下会跟环氧反应。

一个环氧两个官能团。

这样，环氧失去增塑剂的作用。

这样的反应，同时提高交联密度，内应力增加，就坏了。

当然，如果产品去俄罗斯，就不用担心。

嘿嘿。

2.3、催化剂
催化剂的作用机理，深度的东西我们就不要去追究了。

这里比较两个类别的东西，以T-12和三亚甲基二胺为例。

T-12：二月桂酸二丁基锡。

该催化剂对羟基的选择性强，催化效率高，不带来黄变。

所以，在聚氨酯漆中普遍使用。

但是，该催化剂有两个缺点：1、影响涂膜耐水性，添加量越大，影响越明显；2、低温失活：当气温低于5摄氏度的时候，基本失去催化能力，且容易结晶析出；一点结晶析出，就是一个污染源，直接导致走油露底，针孔等弊病。

三亚甲基二胺：该催化剂催化能力比T-12强，且温度适应范围更广。

也有两方面的缺点：1、加速体系黄变；2、催化能力强是好事；不过，该催化对水与NCO 反应的催化能力比对羟基与NCO反应的催化能力更强，也就是说，其催化选择性优先水，而不是羟基，如果体系含水或者湿度比较大的话，副作用是比较明显的。

所以，在冬季低温的情况下，如何选择催化剂，如何搭配催化剂，要根据自己的实际情况做合适的选择。

2.4、溶剂体系
关于溶剂，作者在关于暗泡的文章中有论证。

核心还是表干实干同步率，溶解力梯度与挥发梯度。

从施工的适应性来讲，聚氨酯工业木器漆，表干时间一般控制在15~45分钟，根据自己的实际情况调节。

在这里需要强调的一点是，不要轻易为缩短表干时间和降低成本降低PMA或者CAC一类材料的用量，他们控制后期成膜的多方面。

2.5、硝化棉（NC）
NC 物理冷拼进入聚氨酯，是常用的配方设计方法。

有几个好处：1、提高耐开稀能力与抗流挂能力，大幅度提高涂布面积，降低涂装成本；2、消光，降低消光粉的用量，提高涂膜的透明性与清晰度；3、产品开罐状态好；4、提高表干速度。

这样的配合方式也有一定的缺陷：1、显著降低丰满度，手感等；2、显著降低耐水性；3、显著降低耐黄变性能；4、降低耐刮搽能力。

这里是讨论干燥速度问题，我们重点关注一下NC提高聚氨酯漆干燥速度的问题。

在这里，NC是以物理成膜的方式提高干燥速度，实际提高的是表干速度。

在溶剂挥发大部分后，聚氨酯反应转化率还比较低的时候，NC物理成膜，为涂膜提供了一个基本的强度和表面干爽，确保不粘尘，无指纹等，对于提高成品率降低次品率有很大的帮助，但是对反应转化率没有啥贡献。

对实干时间而言，没什么帮助。

这里还补充一个东西：有的人认为高颜积比能提高干燥速度。

这实际也是一种误
解。

颜料填料含量高，溶剂释放能力强一些，实际也是提高表干速度而已，对体系强度的上升，没啥帮助。

NC，高颜积比这些措施，因其结果的局限性，只能在部分产品和体系中使用，并没有多少普遍性。

建议大家区分使用。

3、结论
综合前面的论述，采取合理的措施，在冬季低温施工，是可以有效提高聚氨酯工业木器漆的干燥速度。

我们这些措施，首先一个前提，尊重本涂料的化学机理和成膜机理。

在这个基础上，结合实际情况，采取合理的措施。

个人认为，有条件就加热，实在不行，尽量在树脂和固化剂上下功夫，适当的采用催化剂措施。

至于溶剂，不管采取什么措施，都需要调整的。

关于NC这些东西，有他特定的应用范围，不是自己这个体系和应用对象的，就不要用了。