开发背景
技术实践中常常碰到这类问题。PU底漆本来防沉很好,冬天一到为了干性,一添加胺类催干剂,立马防沉就不行,出现硬沉淀。PE底漆也是如此,叔胺类催干剂也会大大降低体系的防沉性能。还有胺固化的环氧漆,一旦配合加入了胺固化剂,就会变得容易沉淀,触变性下降,抗流挂性能急速下降。或者是在胺类固化剂组分加有颜填料时很难做到防沉好。
这些实践中遇到的问题,在教科书上一般都找不到解释和说明,不知原因和解决方法。在这里周工依据自己从业近30年的经验和思考,谈谈这个问题可能的原因及解决方案。仅周工之言,供参考,抛砖引玉。
要说清这些问题,可能还得分开来说。
1、PU体系,PU底漆本来防沉很好,冬天为了干性,一添加胺类催干剂,立马防沉就不行,出现硬沉淀。原因可能是这类底漆常用有机土来防沉,胺类催干剂也多为小分子有机单胺,胺的碱性不利于有机土的卡屋结构建立。如果是气硅,通过氢键建立网状结构来防沉,胺类的破坏作用就是通过单-NH的氢键作用,拉散原来已经建立的网状结构。
2、PE体系PE底漆也是如此,叔胺类催干剂是小分子叔胺(单胺)也会大大降低体系的防沉性能。原因基本同1.
3、胺固化的环氧漆,一旦配合加入了胺固化剂,就会变得容易沉淀,触变性下降,抗流挂性能急速下降。或者是在胺类固化剂组分加有颜填料时很难做到防沉好。作为胺类环氧固化剂,一般都是多胺类或改性多胺类,比起单胺类胺助剂对立体网络结构的破坏理应不大,这时起作用的应当主要是其碱性,对有机土影响最大。
碰上这类棘手问题,我们如何应对?好像还没有很好的方案。
开发思路
ASD应对醇/醇醚类溶剂体系,以不同于教科书的防沉机理,很好的解决了醇/醇醚类溶剂体系的防沉流挂问题,参见醇/醇醚类溶剂体系的防沉分散剂ASD/涂料问答(43):含15%以上醇/醇醚溶剂水性体系的防沉抗流挂问题。借鉴ASD的防沉抗流挂机理,那能不能在ASD的结构上引入氨基基团,然后使之保留ASD的优异防沉流挂性能呢?
在这个思路指导下,开发了一种多胺类多功能助剂AD-4K。
其结构示意图如下
从上面结构示意图可以看出AD-4K具有一个锚定基团,六个氨基端。这样的结构可以推断出可能具有以下作用:
1、对于环氧树脂来讲是一个非常好的固化剂,固化速度还会很快。
2、六个氨基端,非常有利于它在合适体系里通过比较强的氢键,建立一个立体网络结构帮助防沉抗流挂。
3、参考ASD结构,保留的那个锚定基团,可能会保留AS的优异防沉抗流挂性能。
接下来的应用试验工作,验证了上述三点推断。AD-4K作为一个多胺类多功能助剂确实保留了ASD的优异防沉抗流挂性能。
胺固化双组份环氧体系防沉抗流挂
胺固化双组份环氧体系,环氧树脂主漆里可以使用常规的防沉抗流挂方法来做。遇到加入胺类固化剂整个体系抗流挂立马变差触变指数陡然下降的情况,可以在固化剂组分中加入AD-4K来帮助解决问题。AD-4K可以从两个方面来帮助体系改善抗流挂,一是像ASD一样具有优异抗流挂性能,二是作为很快干的固化剂,可以使得漆膜快速干燥定型改善流挂。
胺固化双组份水性环氧体系,因为有比较大的醇和/或醇醚溶剂,防沉抗流挂相对油性环氧更加难做些。固化剂中加入AD-4K也是非常好的解决方案。
下面是一个客户的环氧水性解决案例
广东一客户水性双组份环氧体系,抗流挂不好,很难解决。使用AD-4K,添加在胺类环氧固化剂组分(固化剂的2%),抗流挂性能改善显著。开始合作,正式启用。
AD-4K多功能助剂作用总结
a、用于PU体系,起催化作用,反应速度快,是二月桂酸二丁基锡的10几倍。优点是不会像常规胺类催干剂一样大大影响体系防沉抗流挂,而且会帮助防沉抗流挂,水性和油性都可以使用。还可以增进漆膜对玻璃/金属等基材的附着力。
b、用于PE底漆体系,加快体系冬天低温时的干性,同样不会影响防沉抗流挂。
c、可以用于环氧体系的胺固化剂组分,用作分散剂和防沉剂,还可以一起参与与环氧的交联反应,提升改善物性。
d、用来分散润湿金属颜料如铝粉/铜金粉/锌粉等等防止其沉淀,由于其碱性不会影响到金属颜料的表面性质,酸性成分或基料的酸性都会严重影响金属颜料漆膜的外观。可以兼起防掉银作用,用作防掉银助剂。
e、可以溶于水,所以可以用于水性体系中。具有上面的abcd用途。
AD-4K典型物性指标:
外观:淡黄色透明粘稠液体
密度:1.g/cm3
粘度:(25℃)
溶解性:溶于水/醇/醇醚类溶剂,微溶于芳烃类溶剂,酯类酮类可溶。
AD-4K使用注意:
AD-4K需要时间与树脂基料的-COOH/-OH等活性基团进行耦合反应,所以请在制漆过程的前面开粉研磨段加入,一起充分研磨分散,打样后24小时测试防沉抗流挂性能。打样完成立即测试,结果不准确误差大。