涂料涂装技术--聚氨酯树脂

第四章 聚氨酯树脂
11
6、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI) 7、三甲基巳二异氰酸酯(TMDI) 8、二环巳基甲烷二异氰酸酯(HMDI) 9、六氢甲苯二异氰酸酯（HTDI）
10、三甲基己二异氰酸酯（TMDI） 11、甲基苯乙烯异氰酸酯和甲基丙烯酸-2-异氰酸酯基乙酯
见教材P71-73
第四章 聚氨酯树脂
烯共聚树脂，煤沥青，干性油等配合制漆，品种极多，性能各 异，应用面非常广。
第四章 聚氨酯树脂
6
第二节 化学部分
一、合成聚氨酯的异氰酸酯的主要工业品种
1. 甲苯二异氰酸酯（TDI）
工业品有单独的2，4体，也有2，4体与2，6体的混 合物。65/35，80/20都是透明无色到微黄色的液体,凝 固 点 12.5-14.5oC, 沸 点 246-247oC, 闪 点 127oC, 密 度 (20oC)1.22g/cm3,折射率(25oC)1.5663。
第四章 聚氨酯树脂
16
2、有机金属化合物--二月桂酸二丁基锡，二醋酸二丁基锡， 辛酸亚锡,环烷酸锌，环烷酸钴，环烷酸铅等，其中以二月 桂酸常用。它对芳香族和脂肪族异氰酸酯都有很强的催化作 用，它对—NCO/ROH型反应的催化能力比叔胺强得多，但 对—NCO/H2O型反应催化能力则不及叔胺类,环烷酸锌对脂 肪族的催化作用强，而对芳香族的催化作用弱。
第四章 聚氨酯树脂
14
6）与脲反应，生成缩二脲，具有优良的性能 7）与酰胺反应生成酰基脲。 8）自身聚合，芳香族异氰酸酯聚合成二聚体，脂肪族异氰酸
酯形成三聚体，芳香族和脂肪族的混合物也能聚合成三聚 体，具有快干，不泛黄，耐高温等特色。
第四章 聚氨酯树脂
15
三、催化剂
催化剂的作用是促进异氰酸酯的反应，并引导反应向着预期 的方向进行。 1、叔胺类---甲基二乙醇胺，二甲基乙醇胺、N-甲基吗啉， 二甲基环已胺，三亚乙基二胺.其中三亚乙基二胺最为常用. 叔胺的催活性取决于其碱性强度和结构，催化活性随碱性增 大而增大。叔胺对芳香族TDI有显著的催化作用，但对脂肪族 HDI的催化作用极弱。而金属类化合物对芳香族或脂肪族异 氰酸酯都有强烈的催化作用。
反应活性大,用于泡沫塑料和涂料制造, 2，4体活性大
第四章 聚氨酯树脂
7
2、二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）
OCN-Ph-CH2-Ph-NCO 外观是白色到黄色片状体,凝固点38oC,沸点 190oC(667Pa),密度(20oC)1.183g/cm3,折射率 (50oC)1.5906。
不利于管道输送和投料.两基团反应活性相同,预聚工艺难
涂料和涂装技术
第四章 聚氨酯树脂
1
第四章 聚氨酯树脂
1 概述 2 化学部分 3 制漆部分 4 应用及计算分析方法
第四章 聚氨酯树脂
2
第一节 概述
一、定义
聚氨酯漆是指在漆膜中含有相当数量的氨酯键的涂料. 聚氨酯漆所用的原料是聚氨酯树脂，聚氨酯树脂是由多 异氰酸酯与多元醇等含有活性氢原子和基团反应而成的。 在实际生产中常用的是二异氰酸酯，其结构如下：
O=C=N-R-N=C=O
第四章 聚氨酯树脂
3
其中NCO称为异氰酸酯基或异氰酸基，二异氰酸酯与多 元醇反应形成高聚物的过程，既不是缩合，也不是聚合， 而是在两者之间，称之为逐步聚合，在反应中一个分子 中的活泼氢原子转移到另一个分子中去。在固化过程中 也没有副产物分离出来，体积收缩小。
第四章 聚氨酯树脂
第四章 聚氨酯树脂
9
4、己二异氰酸酯(HDI)
为脂肪族二异氰酸酯,外观是无色到微黄色液体,用于制备 户外耐候性聚氨酯面漆,反应活性较TDI低。
规格:纯度99.5%,熔点-67oC,相对密度1.05,沸点80-85 oC(6.67Pa),闪点130oC,折射率(25oC)1.4501
第四章 聚氨酯树脂
10
5、苯二甲撑二异氰酸酯(XDI)
外观是无色透明液体，虽然含有苯，但在苯环上与NCO基 团之间隔有亚甲基，性质接近于脂肪族多异氰酸酯.其反应活 性和干燥性都比TDI快，不泛黄，保光性好。 规格:凝固点5.6oC,相对密度1.202,沸点140oC(270-400Pa), 闪点185oC,折射率(12oC)1.429
控制,应用少.蒸汽压低,耐磨和弹性好,用于制备湿固化涂料
和弹性涂料及高固体分防护底漆.
第四章 聚氨酯树脂
8
3、多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)
NCO CH2
NCO CH2
n
NCO
NCO 含 量 :29-32%, 密 度 (25oC)1.2g/cm3, 黏 度 (20oC) 250-450 mPa·s,平均相对分子质量300-400(冰点下降 法),酸值0.2mg KOH/g,闪点218oC 挥发性低,价格便宜,适用于配制无溶剂涂料，所制的漆膜机 械性能优良，耐化学品性好，但耐候性差，易失光。
4
二、聚氨酯漆的特点。
1、耐磨性强，广泛用作地板漆，甲板漆等 2、既有很好的保护性，又有很好的装饰性。 3、对多种物质均有很强的附着力。 4、漆膜的弹性可根据需要进行调节。可以从极坚硬的涂层
调节到柔韧的弹性涂层。 5、具有较全面的耐化学品，耐酸、碱、盐，适合于化工防
腐涂料。
第四章 聚氨酯树脂
5
6、既能高温烘干，也能低温(0℃)固化 7、既能制成耐低温（-40℃）品种，也能制成耐高温品种。 8、能在融熔的焊锡中自动上锡。 9、能与聚酯，聚醚，环氧，醇酸，聚丙烯酸酯，氯乙烯醋酸乙
RNHCONHR'
第四章 聚氨酯树脂
13
4)与羧酸反应生成氨酯 RN=C=O + R'COOH 慢→ RNHCOOR'+ CO2
5)在高温（100度以上）或催化剂作用下，与氨基甲酸酯反应生 成脲基甲酸酯
因此，在制漆时温度应在100度以下，以免凝胶。另一方面这 种聚氨酯漆经烧烤后，交联密度高，比常温固化的漆膜性能 好，就是因为除有氨酯键以外还有脲基甲酸酯键。
Βιβλιοθήκη Baidu
12
二、异氰酸酯酸化学反应
1)与醇反应，生成聚氨酯 RN=C=O + R'OH → RNHCOOR'
2)与水反应,生成不稳定的氨基甲酸，随即分解为胺放出CO2
慢
RN=C=O + H2O → [RNHCOOH] → RNH2 + CO2 3)与胺反应生成脲
快
RN=C=O + R'NH2 → [RN=CNHR'(OH)]→