低温快固化丙烯酸聚氨酯涂料的发展现状
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摘 要 ：从丙烯酸聚氨酯涂料 的固化反应机理 出发 ，系统分析了树脂 、固化剂 、催化 剂和环境 因素对丙烯酸 聚氨酯 涂 层干燥速度的影响 ，重点讨论 了羟基单体 的种类 和用 量 、亚 胺结 构 的引 入 、玻璃化 转变 温度 、相对 分子质 量及其 分 布 、酸值及分子链结构等因素对树脂反应活性 的影响 。通过对 目前低温快 固化涂料研究 中存 在的 问题 的分 析 ，指 出精 确 控制树脂 分子结构是 实现修 补涂料低 温快 固化 的有效途 径。
Ｋｅｙ Ｗ ｏｒｄｓ：ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆａｓｔ— ｃｕｒｉｎｇ；ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ｒｅｆｉｎｉｓｈｉｎｇ ｃｏａｔｉｎｇｓ； ｔｗｏ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｐｏｌｙｕｒｅ— ｔｈａｎｅ：ｈｙｄｒｏｘｙｌ ａｃｒｙｌｉｃ ｒｅｓｉｎ
双组分丙烯 酸聚氨 酯涂料 具有 优 良的耐候 性 、保 光保 色 性 、物 理机 械性 能以及 可室温 固化 、干燥 速 度快 等特 点 ，是 目 前汽车修补涂料 的主要 品种 … 。随着人们生 活节奏 的加快 以 及节能环保意识 的增强 ，提高汽车修补效率 、缩短 交车 时间成 为汽车修补行业的迫切需求 。汽 车修补 涂料涂膜 的干燥 速度 不仅决定 了汽车修补所需要 的时 间 ，而且影 响汽车漆 的外观 、 光泽及机械性 能。开发 出干燥速 度快 、涂膜 性 能优异 的汽车 修补涂料 ，是 当前涂料 研究 者关注 的热 点。对 于双组 分丙 烯 酸聚氨酯体系 ，加快涂膜 的干燥速 度 ，主要是加快 溶剂 的挥 发 速度 以及加快丙烯 酸聚 氨酯 的固化 反应速 度 ，由于将 两组 分 混合 后 ，溶剂很快挥发 ，体系 的反 应速度 主要取决 于一Ｎｃ０与 一 ０Ｈ的固化反应 速度。２００３年 杜邦公 司在 全球 范 围 内推 出 了 Ｈｙｐｅｒ Ｃｕｒｅ 超 固化系列清漆 ，具有非 常快 速的表面 干燥 和
羧酸对异氰酸酯与多元醇的催化效应早有报道，在双组分聚 和交联反应来 制备 具有新型结构 的聚合 物 ，如超 支化 聚合 物 、
氨酯涂料 中，羧基的存在起 到分子 内催化作用 ，高酸值可 以加快 星型结构 聚 合物 、接 枝 共 聚物 等 ，尤 其 是超 支 化 聚 合 物
一 Ｎｃ０的消耗 ，提高涂膜的干燥速度。瞿金清等 通过合成不 同 （ＨＰＢ）以其独特 的分子 结构和 优异 的物理化 学性 能 ，为 提高
基酸及有机羧酸在氨基甲酸酯反应 中均有催 化作用。Ｎａｂｕｕｒｓ Ｔ 及较 高的化学 反应 活性 等。Ｍａｆ ｉｃｚｙｋ Ｋ等 利 用不饱 和脂肪
等 认为羧基不但能催化一ＮＣＯ 与一 ０Ｈ的交联反应 ，而且 自身 酸把 端羟基超 支化 聚酯经酯 化改 性制成 了高 固含量 的超 支化
也参与了与一Ｎｃ０的反应 ，但酸值过高会使涂料的适用期变短 ， 醇酸树脂 ，发现超支 化结构 的引入 能显 著降低树 脂 黏度 和增
树脂的相对分 子质量增大 ，涂膜 的干燥速 度将提 高 ，但相 对分子质量增大也 将导致树脂 黏度增加 ，使涂 料适用期 缩短 。 树脂相对分子质量的分布对涂层干燥速度 也有 显著的影响 ，相 对分子质量分布窄的聚合物对涂膜干燥速 度的提高是有利 的。 夏正斌等 研究发现 ，只有聚合物 的相对 分子质量分 布窄 ，才
．
响 ，树脂的 ，越高 ，则 涂层 的初 始玻 璃化 温度 、硬度 也越 高 ， 涂层会很快达到可抛 光的硬度 。凶此 ，提 高树脂 的 是加快 涂层干燥速度 的有效 方法 。需 要注意 的是 ，树 脂玻 璃化 温度 过 高将导致树脂 黏度增 大 、涂层 的适用 期缩 短及涂 层发 脆等 弊端 。王季 昌 研 究认 为 由于脂 肪族 ＨＤＩ固化 剂 （如 Ｎ一 ７５、Ｎ一３３９０）等 同化后涂膜较软 ，所 以与之配套 的羟基丙烯酸 树脂 的 应 恢设计得较高 ，一般在 ３０～５７℃。 ２．１．４ 树 脂 的相 对分子 质量 及其 分布
内部化学交联速度 ，同时确保漆 膜优 良的外 观 ，在 汽车修补行 业掀起 了一场速 度 的革命 。此后 ，世 界各大 涂料 公 司陆续开 展快干汽车修补涂料 的研发和应用 研究。本文对影 响丙烯 酸 聚氨酯涂膜干燥 速度 的因素 等进行分 析 ，提 出实 现汽 车修补 涂料快干的有效途 径 ，为快 干汽车修 补涂料 的研 究提供 理论 参考 。
成膜 特性 和分 子内存在 的较多空 腔。Ｍａｔｓｕｎｏ Ｙ等 发 现采
２．１．３ 树 脂的玻 璃化 温度 羟基丙烯酸树脂 的玻璃化转变温度 （Ｔ）取决 于软硬单体
的比例 ， 会影 响涂膜 的干燥速度 、硬度 以及柔 韧性 。树脂 的 对涂层干燥 速度 的影 响主 要体 现在 对涂 层初 始状 态 的影
第４ｌ卷第 ｌ２期
２０１１年 ｌ２月
涂 料 工 业
ＰＡＩＮＴ ＆ 来自百度文库０ＡＴＩＮＧＳ ＩＮＤＵＳＴＲＹ
Ｖ０１．４１ Ｎｏ．１２
Ｄｅｃ．２０ｌ１
低 温 快 固化 丙 烯 酸 聚 氨 酯 涂 料 的发 展 现 状
王淑 娟 ，马晓 阳 ，井新 利 ，汤汉 良 （１．西安交通大学理 学院应用化学系，西安 ７１００４９；２．广州浩宇化工科技有限公 司，广州 ５１０５４０）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ ｉｓ ｔｈｅ ｕｒｇｅｎｔ ｎｅｅｄ ｆｏｒ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ｒｅｆ ｉｎｉｓｈｉｎｇ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｔｏ ｃｕｒｅ ｑｕｉｃｋｌｙ ａｔ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ． Ｔｈｅ ｃｕｒｉｎｇ ｍ ｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ａｃｒｙｌｉｃ ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ ｃｏａｔｉｎｇ ａｎｄ ｆａｃｔｏｒｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｒｅｓｉｎ， ｃｕｒｉｎｇ ａｇｅｎｔ，ｃａｔａｌｙｓｔ ａｎｄ ｃｕｒｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗｈｉｃｈ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｄｒｙｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｆ ａｃｒ ｙｌｉｃ ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ａｒｔｉ— ｃｌｅ． Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｙｐｅ ａｎｄ ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｍｏｎｏｍｅｒｓ，ｔｈｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｉｍｉｎｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｇｌａｓｓ ｔｒａｎｓｉ－ ｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｗｅｉｇｈｔ ａｎｄ ｉｔｓ ｄｉｓｔｒ ｉｂｕｔｉｏｎ，ａｃｉｄ ｖａｌｕｅ ａｎｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｃｈａｉｎ ｓｔｒ ｕｃｔｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅａｅ— ｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｒｅｓｉｎ ｗｅｒｅ ｍａｉｎｌｙ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｐｒｏｂｌｅｍ ｓ ｏｆ ｃｕｒｒｅｎｔ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆａｓｔ— ｃｕｒｉｎｇ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｗｅｒｅ ａｎａ－ ｌｙｓｅｄ．Ｉｔ ｗａｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｅｃｉｓｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｃｈａｉｎ ｓｔｒ ｕ ｃｔｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｉｎ ｗｏｕｌｄ ｂｅ ａｎ ｅｆ－ ｆｅｃｔｉｖｅ ｗａｙ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆａｓｔ—ｃｕｒｉｎｇ ｃｏａｔｉｎｇｓ．
［基金 项 目］汽车原厂修补通 用水性金属 闪光底 色漆的产业化研 究（２００９Ｂ０９０３０００９５）
王淑娟等 ：低温快 固化丙烯 酸聚氨酯涂料 的发展现状
Ｒ ．ｏ Ｒ ．ｏ
０
ＮＨ＼Ｒ／ ＮＨ＼ Ｒ Ｒ
式 （４）
Ｒ
Ｈ
Ｏ ＣＨ
３
、
或～
１ ５００ ｍＰａ·Ｓ），与羟基丙烯 酸树脂 具有较 好 的混容性 ，可 用做 增塑作用 ，延 长其表干和实干时间 ，从而影响涂膜的质量。
不利于施丁。黎永津等 “ 的研究表明，丙烯酸树脂的酸值是决定 加涂膜 的干燥速度 。￣ａｇａｒ Ｅ等 认 为引入 超支化 聚合 物使
双组分丙烯酸 聚氨酯涂 料活化期 的主要 因素 ，当树脂 酸值大于 涂膜 干燥速度 明显 提高的原 因归 于改性超支化 聚合物 良好的
２０ ｍｇＫＯＨ·ｇ 时，涂料活化期小于 ４ ｈ。
关键词 ：低温快固化 ；汽 车修补涂料 ；双组分聚氨酯 ；羟基丙烯酸树脂 中图分 类号 ：ＴＱ ６３３ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：０２５３—４３１２（２０１１）１２—００６７—０５
Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｄｅｖｅｌｏｐｍ ｅｎｔ ｏｆ Ｒａｐｉｄ Ｃｕｒｉｎｇ Ａ ｃｒｙｌｉｃ——Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ Ｃｏａｔｉｎｇｓ ａｔ Ｌｏｗ Ｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅ
Ｗａｎｇ Ｓｈｕｊｕａｎ ，Ｍａ Ｘｉａｏｙａｎｇ ，Ｊｉｎｇ Ｘｉｎｇｌｉ ，Ｔａｎｇ Ｈａｎｌｉａｎｇ
（１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆＡｐｐｌｉｅｄ Ｃｈｅｍｓｔｒｙ，Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｘｉ＂ ａｎ ｆ ｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ＇ａｎ ７１００４９，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｈａｏｙｕ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１１５００，Ｃｈｉｎａ）
１ 丙烯 酸聚 氨酯涂料 的固化反应
双组分丙烯酸聚氨酯涂料主要 由羟基 丙烯酸树脂 组分 和 多异氰酸酯组分构成 ，使用 时两组分按一 定 比例混合 （一般取 异氰酸酯 指 数 为 １．０５—１．２０），施 工 后 羟 基 丙 烯 酸 树 脂 的 一 ０Ｈ与异氰酸酯 固化剂 的一Ｎｃ０交 联成膜 ，此反 应属 于氢转 移的逐步加成聚合反应 ，其化学反应如式 （１）。
高 固体分丙烯酸聚氨酯涂料 的活性稀释剂 。因此通过 ＰＡＥ改 性羟基丙烯酸树脂 ，有 望合成 出兼具低温 快于 、适 当 的施 工时 间和优异漆膜性能的汽车修补涂料 。 ２．１．２ 酸 值
２．１．５ 树 脂 的 分 子 结 构
在过去的几十年 中 ，新 的单体 及交 联反应 的出现使 树脂 的综合性能得到极 大 的提高 。近些 年 ，新 的交联 反应 和新 的 单体 已不多见 ，树 脂性能 的发 展更 多地依赖 于用 已知 的单体
酸值的羟基树脂来研究酸值对双组分聚氨酯涂料适用期的影响 ， 涂料 性 能 开 辟 了 新 的 有 效 途 径 。 与 线 型 高 分 子 相
发现酸值增大时混合组分 的黏度增加较快，相应 的适用期缩短 ， 比…一１８ Ｊ，ＨＰＢ具 有特 殊 的支 化分 子结 构 ，其 黏度 低 、溶解 性
表 明体系中的羧酸会加快氨酯化反应速度，且无机酸 、磷 酸酯 、羟 好 、分子间不易缠绕 、不 易结 晶 ，还 具有 大量 的末端 官能 团 以
用接枝共 聚制备 的丙烯 酸树 脂反应 活性 明显高 于线 型树脂 ， 并把这归 因于接枝共 聚物 中分子链 上羟基密度 的增加 以及 接 枝共 聚物 与固化剂相容性 的提高 。 ２．２ 固化剂
固化剂 的种类 和用量会影响一Ｎｃ０与～ＯＨ的固化反 应速 度 。涂料工业常用 的脂肪族聚异氰 酸酯固化剂 主要 为六 亚 甲 基二异氰酸酯衍生物 （ＨＤＩ缩二脲或 ＨＤＩ三 聚体 ）。通 常情况 下 ，增加 固化剂的用量可以提高涂膜 的干燥速度 ，但是成本 会 增加 许多 ，而且 这类 固化剂 的 很 低 （如 ＨＤＩ三聚 体 为 一 ６７℃ ），导 致丙烯 酸聚氨酯涂 膜的起始 极低 ，使 得涂 膜达 到可抛光硬度对应 的 需要 的时间增加 ，即涂膜 干燥速度 变 慢 。相 比于传统 固化剂 （ＨＤＩ缩二脲 或 ＨＤＩ三 聚体 ），异佛 尔 酮二异氰 酸酯 （ＩＰＤＩ）三聚体 和预聚物类 产 品的 较 高 ，可用 于提高涂膜 的干燥速度 ，但其往往导致涂层 发脆。Ｗｉｃｋｓ Ｚ ｗ 等 研 究表明 ，基 于 ＨＤＩ和 ＩＰＤＩ衍 生 物混合 的 聚异氰 酸 酯 ，可使 涂层兼具 极佳 的干燥速 度和物理 化学性能 。
Ｋｅｙ Ｗ ｏｒｄｓ：ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆａｓｔ— ｃｕｒｉｎｇ；ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ｒｅｆｉｎｉｓｈｉｎｇ ｃｏａｔｉｎｇｓ； ｔｗｏ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｐｏｌｙｕｒｅ— ｔｈａｎｅ：ｈｙｄｒｏｘｙｌ ａｃｒｙｌｉｃ ｒｅｓｉｎ
双组分丙烯 酸聚氨 酯涂料 具有 优 良的耐候 性 、保 光保 色 性 、物 理机 械性 能以及 可室温 固化 、干燥 速 度快 等特 点 ，是 目 前汽车修补涂料 的主要 品种 … 。随着人们生 活节奏 的加快 以 及节能环保意识 的增强 ，提高汽车修补效率 、缩短 交车 时间成 为汽车修补行业的迫切需求 。汽 车修补 涂料涂膜 的干燥 速度 不仅决定 了汽车修补所需要 的时 间 ，而且影 响汽车漆 的外观 、 光泽及机械性 能。开发 出干燥速 度快 、涂膜 性 能优异 的汽车 修补涂料 ，是 当前涂料 研究 者关注 的热 点。对 于双组 分丙 烯 酸聚氨酯体系 ，加快涂膜 的干燥速 度 ，主要是加快 溶剂 的挥 发 速度 以及加快丙烯 酸聚 氨酯 的固化 反应速 度 ，由于将 两组 分 混合 后 ，溶剂很快挥发 ，体系 的反 应速度 主要取决 于一Ｎｃ０与 一 ０Ｈ的固化反应 速度。２００３年 杜邦公 司在 全球 范 围 内推 出 了 Ｈｙｐｅｒ Ｃｕｒｅ 超 固化系列清漆 ，具有非 常快 速的表面 干燥 和
羧酸对异氰酸酯与多元醇的催化效应早有报道，在双组分聚 和交联反应来 制备 具有新型结构 的聚合 物 ，如超 支化 聚合 物 、
氨酯涂料 中，羧基的存在起 到分子 内催化作用 ，高酸值可 以加快 星型结构 聚 合物 、接 枝 共 聚物 等 ，尤 其 是超 支 化 聚 合 物
一 Ｎｃ０的消耗 ，提高涂膜的干燥速度。瞿金清等 通过合成不 同 （ＨＰＢ）以其独特 的分子 结构和 优异 的物理化 学性 能 ，为 提高
基酸及有机羧酸在氨基甲酸酯反应 中均有催 化作用。Ｎａｂｕｕｒｓ Ｔ 及较 高的化学 反应 活性 等。Ｍａｆ ｉｃｚｙｋ Ｋ等 利 用不饱 和脂肪
等 认为羧基不但能催化一ＮＣＯ 与一 ０Ｈ的交联反应 ，而且 自身 酸把 端羟基超 支化 聚酯经酯 化改 性制成 了高 固含量 的超 支化
也参与了与一Ｎｃ０的反应 ，但酸值过高会使涂料的适用期变短 ， 醇酸树脂 ，发现超支 化结构 的引入 能显 著降低树 脂 黏度 和增
树脂的相对分 子质量增大 ，涂膜 的干燥速 度将提 高 ，但相 对分子质量增大也 将导致树脂 黏度增加 ，使涂 料适用期 缩短 。 树脂相对分子质量的分布对涂层干燥速度 也有 显著的影响 ，相 对分子质量分布窄的聚合物对涂膜干燥速 度的提高是有利 的。 夏正斌等 研究发现 ，只有聚合物 的相对 分子质量分 布窄 ，才
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响 ，树脂的 ，越高 ，则 涂层 的初 始玻 璃化 温度 、硬度 也越 高 ， 涂层会很快达到可抛 光的硬度 。凶此 ，提 高树脂 的 是加快 涂层干燥速度 的有效 方法 。需 要注意 的是 ，树 脂玻 璃化 温度 过 高将导致树脂 黏度增 大 、涂层 的适用 期缩 短及涂 层发 脆等 弊端 。王季 昌 研 究认 为 由于脂 肪族 ＨＤＩ固化 剂 （如 Ｎ一 ７５、Ｎ一３３９０）等 同化后涂膜较软 ，所 以与之配套 的羟基丙烯酸 树脂 的 应 恢设计得较高 ，一般在 ３０～５７℃。 ２．１．４ 树 脂 的相 对分子 质量 及其 分布
内部化学交联速度 ，同时确保漆 膜优 良的外 观 ，在 汽车修补行 业掀起 了一场速 度 的革命 。此后 ，世 界各大 涂料 公 司陆续开 展快干汽车修补涂料 的研发和应用 研究。本文对影 响丙烯 酸 聚氨酯涂膜干燥 速度 的因素 等进行分 析 ，提 出实 现汽 车修补 涂料快干的有效途 径 ，为快 干汽车修 补涂料 的研 究提供 理论 参考 。
成膜 特性 和分 子内存在 的较多空 腔。Ｍａｔｓｕｎｏ Ｙ等 发 现采
２．１．３ 树 脂的玻 璃化 温度 羟基丙烯酸树脂 的玻璃化转变温度 （Ｔ）取决 于软硬单体
的比例 ， 会影 响涂膜 的干燥速度 、硬度 以及柔 韧性 。树脂 的 对涂层干燥 速度 的影 响主 要体 现在 对涂 层初 始状 态 的影
第４ｌ卷第 ｌ２期
２０１１年 ｌ２月
涂 料 工 业
ＰＡＩＮＴ ＆ 来自百度文库０ＡＴＩＮＧＳ ＩＮＤＵＳＴＲＹ
Ｖ０１．４１ Ｎｏ．１２
Ｄｅｃ．２０ｌ１
低 温 快 固化 丙 烯 酸 聚 氨 酯 涂 料 的发 展 现 状
王淑 娟 ，马晓 阳 ，井新 利 ，汤汉 良 （１．西安交通大学理 学院应用化学系，西安 ７１００４９；２．广州浩宇化工科技有限公 司，广州 ５１０５４０）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ ｉｓ ｔｈｅ ｕｒｇｅｎｔ ｎｅｅｄ ｆｏｒ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ｒｅｆ ｉｎｉｓｈｉｎｇ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｔｏ ｃｕｒｅ ｑｕｉｃｋｌｙ ａｔ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ． Ｔｈｅ ｃｕｒｉｎｇ ｍ ｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ａｃｒｙｌｉｃ ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ ｃｏａｔｉｎｇ ａｎｄ ｆａｃｔｏｒｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｒｅｓｉｎ， ｃｕｒｉｎｇ ａｇｅｎｔ，ｃａｔａｌｙｓｔ ａｎｄ ｃｕｒｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗｈｉｃｈ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｄｒｙｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｆ ａｃｒ ｙｌｉｃ ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ａｒｔｉ— ｃｌｅ． Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｙｐｅ ａｎｄ ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｍｏｎｏｍｅｒｓ，ｔｈｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｉｍｉｎｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｇｌａｓｓ ｔｒａｎｓｉ－ ｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｗｅｉｇｈｔ ａｎｄ ｉｔｓ ｄｉｓｔｒ ｉｂｕｔｉｏｎ，ａｃｉｄ ｖａｌｕｅ ａｎｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｃｈａｉｎ ｓｔｒ ｕｃｔｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅａｅ— ｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｒｅｓｉｎ ｗｅｒｅ ｍａｉｎｌｙ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｐｒｏｂｌｅｍ ｓ ｏｆ ｃｕｒｒｅｎｔ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆａｓｔ— ｃｕｒｉｎｇ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｗｅｒｅ ａｎａ－ ｌｙｓｅｄ．Ｉｔ ｗａｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｅｃｉｓｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｃｈａｉｎ ｓｔｒ ｕ ｃｔｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｉｎ ｗｏｕｌｄ ｂｅ ａｎ ｅｆ－ ｆｅｃｔｉｖｅ ｗａｙ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆａｓｔ—ｃｕｒｉｎｇ ｃｏａｔｉｎｇｓ．
［基金 项 目］汽车原厂修补通 用水性金属 闪光底 色漆的产业化研 究（２００９Ｂ０９０３０００９５）
王淑娟等 ：低温快 固化丙烯 酸聚氨酯涂料 的发展现状
Ｒ ．ｏ Ｒ ．ｏ
０
ＮＨ＼Ｒ／ ＮＨ＼ Ｒ Ｒ
式 （４）
Ｒ
Ｈ
Ｏ ＣＨ
３
、
或～
１ ５００ ｍＰａ·Ｓ），与羟基丙烯 酸树脂 具有较 好 的混容性 ，可 用做 增塑作用 ，延 长其表干和实干时间 ，从而影响涂膜的质量。
不利于施丁。黎永津等 “ 的研究表明，丙烯酸树脂的酸值是决定 加涂膜 的干燥速度 。￣ａｇａｒ Ｅ等 认 为引入 超支化 聚合 物使
双组分丙烯酸 聚氨酯涂 料活化期 的主要 因素 ，当树脂 酸值大于 涂膜 干燥速度 明显 提高的原 因归 于改性超支化 聚合物 良好的
２０ ｍｇＫＯＨ·ｇ 时，涂料活化期小于 ４ ｈ。
关键词 ：低温快固化 ；汽 车修补涂料 ；双组分聚氨酯 ；羟基丙烯酸树脂 中图分 类号 ：ＴＱ ６３３ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：０２５３—４３１２（２０１１）１２—００６７—０５
Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｄｅｖｅｌｏｐｍ ｅｎｔ ｏｆ Ｒａｐｉｄ Ｃｕｒｉｎｇ Ａ ｃｒｙｌｉｃ——Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ Ｃｏａｔｉｎｇｓ ａｔ Ｌｏｗ Ｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅ
Ｗａｎｇ Ｓｈｕｊｕａｎ ，Ｍａ Ｘｉａｏｙａｎｇ ，Ｊｉｎｇ Ｘｉｎｇｌｉ ，Ｔａｎｇ Ｈａｎｌｉａｎｇ
（１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆＡｐｐｌｉｅｄ Ｃｈｅｍｓｔｒｙ，Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｘｉ＂ ａｎ ｆ ｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ＇ａｎ ７１００４９，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｈａｏｙｕ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１１５００，Ｃｈｉｎａ）
１ 丙烯 酸聚 氨酯涂料 的固化反应
双组分丙烯酸聚氨酯涂料主要 由羟基 丙烯酸树脂 组分 和 多异氰酸酯组分构成 ，使用 时两组分按一 定 比例混合 （一般取 异氰酸酯 指 数 为 １．０５—１．２０），施 工 后 羟 基 丙 烯 酸 树 脂 的 一 ０Ｈ与异氰酸酯 固化剂 的一Ｎｃ０交 联成膜 ，此反 应属 于氢转 移的逐步加成聚合反应 ，其化学反应如式 （１）。
高 固体分丙烯酸聚氨酯涂料 的活性稀释剂 。因此通过 ＰＡＥ改 性羟基丙烯酸树脂 ，有 望合成 出兼具低温 快于 、适 当 的施 工时 间和优异漆膜性能的汽车修补涂料 。 ２．１．２ 酸 值
２．１．５ 树 脂 的 分 子 结 构
在过去的几十年 中 ，新 的单体 及交 联反应 的出现使 树脂 的综合性能得到极 大 的提高 。近些 年 ，新 的交联 反应 和新 的 单体 已不多见 ，树 脂性能 的发 展更 多地依赖 于用 已知 的单体
酸值的羟基树脂来研究酸值对双组分聚氨酯涂料适用期的影响 ， 涂料 性 能 开 辟 了 新 的 有 效 途 径 。 与 线 型 高 分 子 相
发现酸值增大时混合组分 的黏度增加较快，相应 的适用期缩短 ， 比…一１８ Ｊ，ＨＰＢ具 有特 殊 的支 化分 子结 构 ，其 黏度 低 、溶解 性
表 明体系中的羧酸会加快氨酯化反应速度，且无机酸 、磷 酸酯 、羟 好 、分子间不易缠绕 、不 易结 晶 ，还 具有 大量 的末端 官能 团 以
用接枝共 聚制备 的丙烯 酸树 脂反应 活性 明显高 于线 型树脂 ， 并把这归 因于接枝共 聚物 中分子链 上羟基密度 的增加 以及 接 枝共 聚物 与固化剂相容性 的提高 。 ２．２ 固化剂
固化剂 的种类 和用量会影响一Ｎｃ０与～ＯＨ的固化反 应速 度 。涂料工业常用 的脂肪族聚异氰 酸酯固化剂 主要 为六 亚 甲 基二异氰酸酯衍生物 （ＨＤＩ缩二脲或 ＨＤＩ三 聚体 ）。通 常情况 下 ，增加 固化剂的用量可以提高涂膜 的干燥速度 ，但是成本 会 增加 许多 ，而且 这类 固化剂 的 很 低 （如 ＨＤＩ三聚 体 为 一 ６７℃ ），导 致丙烯 酸聚氨酯涂 膜的起始 极低 ，使 得涂 膜达 到可抛光硬度对应 的 需要 的时间增加 ，即涂膜 干燥速度 变 慢 。相 比于传统 固化剂 （ＨＤＩ缩二脲 或 ＨＤＩ三 聚体 ），异佛 尔 酮二异氰 酸酯 （ＩＰＤＩ）三聚体 和预聚物类 产 品的 较 高 ，可用 于提高涂膜 的干燥速度 ，但其往往导致涂层 发脆。Ｗｉｃｋｓ Ｚ ｗ 等 研 究表明 ，基 于 ＨＤＩ和 ＩＰＤＩ衍 生 物混合 的 聚异氰 酸 酯 ，可使 涂层兼具 极佳 的干燥速 度和物理 化学性能 。