肖九梅
(湖北武漢藍(lán)天化學(xué)材料公司，武漢430055)
摘要：介紹聚氨酯粉末涂料應(yīng)用領(lǐng)域及應(yīng)用狀況，新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和制備，分析其發(fā)展趨勢(shì)。
關(guān)鍵詞：聚氨酯;粉末涂料;應(yīng)用;展望
文章編號(hào)：1673-9647(2014)1-0029-05 中圖分類號(hào)：TQ630.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
近些年，粉末涂料在涂料行業(yè)中的地位越來(lái)越重要。粉末涂料的研發(fā)、生產(chǎn)工藝、涂裝設(shè)備、施工應(yīng)用都取得了突破性進(jìn)展。目前不僅產(chǎn)量有了大幅度增長(zhǎng)，而且品種也在不斷增加，原來(lái)只停留在環(huán)氧樹(shù)脂粉末涂料單一品種上，現(xiàn)在環(huán)氧聚酯混合型粉末涂料已占據(jù)了主導(dǎo)地位，聚酯TG1G粉末涂料、聚氨酯粉末涂料已經(jīng)在國(guó)內(nèi)普及，大量聚氨酯粉末涂料投入生產(chǎn)，丙烯酸聚氨酯粉末涂料嶄露頭角。在粉末涂料原材料的配套上，國(guó)內(nèi)也已基本完成配套，各類助劑包括樹(shù)脂、流平劑、消光劑、光亮劑、浮花劑等產(chǎn)品已達(dá)到國(guó)外的水平。
1應(yīng)用領(lǐng)域
1.1 金屬家具和交通機(jī)具
金屬家具涂料工業(yè)是粉末涂料最先進(jìn)入的領(lǐng)域之一。混合型粉末涂料體系是主要產(chǎn)品類型，而聚酯/TGIC(或其替代物)體系或聚氨酯體系一般主要應(yīng)用于戶外家具領(lǐng)域;普通金屬表面涂裝工業(yè)是粉末涂料最大的市場(chǎng)，約占整個(gè)市場(chǎng)份額的50%。由于聚氨酯粉末涂料具有優(yōu)良的耐候性、優(yōu)良的物理力學(xué)性能和防腐蝕性，涂膜光亮豐滿、耐磨、耐劃傷、耐溶劑，流平性好、附著力強(qiáng)，正發(fā)展成為粉末涂料的主流，在粉末涂料中所占的比例越來(lái)越大。聚氨酯-聚酯粉末涂料是兩種已經(jīng)商業(yè)化的聚酯粉末涂料之一(另外一種是聚酯-異氰脲酸三縮水甘油酯(TGIC)粉末涂料)。聚氨酯固化的聚酯粉末涂料是聚氨酯-聚酯粉末涂料的主要型號(hào)，已經(jīng)使用數(shù)年。這種粉末涂料的戶外性能在化學(xué)上能與應(yīng)用于飛機(jī)、公共汽車(chē)、貨車(chē)等場(chǎng)合的聚氨酯涂料相媲美。另外，聚氨酯-聚酯粉末涂層堅(jiān)韌、外觀良好，并具有優(yōu)異的耐氣候性。就涂層的外觀而言，聚氨酯-聚酯粉末涂層可以說(shuō)是那些高質(zhì)量液體涂料的真正意義上的競(jìng)爭(zhēng)者。它們的戶外應(yīng)用如：院落家具、汽車(chē)輪胎和配件、除草機(jī)以及其他許多要求高質(zhì)量飾面的制品。目前被廣泛應(yīng)用于高級(jí)家具、汽車(chē)、摩托車(chē)等產(chǎn)業(yè)。
1.2 家電
家電工業(yè)也是粉末涂料重要的應(yīng)用領(lǐng)域。在美國(guó)，在家用電器方面的應(yīng)用占據(jù)整個(gè)粉末涂料市場(chǎng)的17%。自從人們接受稍微的橘皮效果以來(lái)，混合型粉末涂料體系在歐洲也被用作這種用途的主要產(chǎn)品。在美國(guó)，由于優(yōu)先考慮光滑的涂飾效果，所以聚氨酯體系在家用設(shè)備方面的應(yīng)用更為普遍。作為家電設(shè)備的保護(hù)性涂料，粉末涂料主要應(yīng)用于以下典型產(chǎn)品：食品冷凍機(jī)、電冰箱、熱水器、烤面包機(jī)、洗碗機(jī)蓋、家用廚具，電和煤氣加熱器等。
1.3 涂裝與建筑
隨著歐洲對(duì)聚酯/TGIC體系和美國(guó)對(duì)聚氨酯體系的廣泛接受，戶外應(yīng)用粉末涂料市場(chǎng)份額正不斷得以擴(kuò)大。在歐洲，許多建筑上的鋁合金材料是采用聚酯/TGIC體系粉末涂料進(jìn)行涂裝，未來(lái)5～7年，保光率為65%～85%，在10年后保光率為50%～65%。10年后涂膜厚度僅僅減少2～3μm。
雖然已經(jīng)找到了TGIC的替代品，例如羥基烷基酰氨或二縮水甘油酯體系的粉末涂料已占據(jù)了一定的市場(chǎng)，許多人使用這樣的體系的粉末涂料可獲得滿足的結(jié)果，但聚酯/TGIC體系涂料仍保有足夠的市場(chǎng)份額。
粉末涂料其它的市場(chǎng)還包括應(yīng)用于管道方面和用于增強(qiáng)螺紋鋼筋的防腐蝕性粉末涂料。該類粉末涂料主要以純的環(huán)氧體系(熔結(jié)型)為主。從技術(shù)的角度來(lái)看，這個(gè)領(lǐng)域被認(rèn)為具有很大的增長(zhǎng)空間。在涂裝設(shè)備方面的最新發(fā)展是制造了更輕易被清洗、換色更快的涂裝生產(chǎn)線;開(kāi)發(fā)低溫固化和高反應(yīng)活性粉末涂料的趨勢(shì)能提高生產(chǎn)線速度、節(jié)省能量、使粉末涂料在經(jīng)濟(jì)方面的優(yōu)勢(shì)更具吸引力。MDF采用粉末靜電噴涂具有涂膜性能優(yōu)良、施工效率高、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，固體分100%的粉末涂膜將木制品包封后可防止木材內(nèi)部有害物質(zhì)的揮發(fā)，使其成為名副其實(shí)的綠色產(chǎn)品。當(dāng)然，需要改善的，比如粉末的化學(xué)貯存穩(wěn)定性：潛催化劑、或能阻止基料在貯存溫度時(shí)反應(yīng)，而不影響固化條件的助劑。物理貯存穩(wěn)定性：提高體系的玻璃溫度，而不影響體系反應(yīng)速度和體系粘度。
紙張、塑料、木材及家具制造業(yè)也是涂料的最大用戶之一。粉末涂料已成功地應(yīng)用于熱敏材質(zhì)的涂裝，并且真正實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。作為一支新興的具有廣闊前景的涂料品種，粉末涂料將進(jìn)一步擠占液體涂料市場(chǎng)。UV固化粉末涂料和低溫固化粉末涂料制造工藝的完善，使粉末涂料應(yīng)用于熱敏材質(zhì)成為可能。卷鋼涂裝是一種預(yù)涂裝，與傳統(tǒng)的“后涂裝”工藝有所不同，由于具有簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝、高效施工、節(jié)省投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用、符合環(huán)保法規(guī)要求、涂膜性能優(yōu)于傳統(tǒng)方法等一系列優(yōu)勢(shì)，卷鋼涂料成為當(dāng)今涂料行業(yè)的發(fā)展方向之一。
2聚氨酯粉末涂料的分類和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
2.1 分類
聚氨酯是聚氨基甲酸酯的簡(jiǎn)稱，由多異氰酸酯和多元醇(包括含羥基的低聚物)反應(yīng)生成。聚氨酯粉末涂料主要由固化劑、封閉劑和多元醇樹(shù)脂組成，其中固化劑多采用內(nèi)封閉型多異氰酸酯，而多元醇樹(shù)脂絕大多數(shù)選用聚酯樹(shù)脂。聚氨酯粉末涂料是由粉末聚氨酯樹(shù)脂、固化劑(含羥基等官能團(tuán)的聚合物)、顏料、填料以及助劑等組成彩色粉狀混合物，其平均粒徑為40～60μm。通常是將各物料高速混合后，于100～120℃擠出、冷卻、粉碎、篩分而制得。聚氨酯粉末涂料有封閉性聚氨酯粉末涂料(聚酯-氨基甲酸酯型粉末涂料、丙烯酸-氨基甲酸酯粉末涂料)和紫外光固化粉末涂料。常見(jiàn)的聚氨酯粉末涂料有如下三大系列。
2.1.1 封閉型聚氨酯粉末涂料系列
這類粉末涂料的配制和應(yīng)用原理與封閉型聚氨酯涂料相同，常用適當(dāng)?shù)姆忾]劑和二異氰酸酯及其加成物或預(yù)聚體進(jìn)行反應(yīng)，進(jìn)而形成不含NCO基的封閉型聚氨酯，在制粉工藝的溫度(100～120℃)下是穩(wěn)定的，可與含活性氫的固化劑、顏料及助劑一起制粉。當(dāng)溫度高于130℃時(shí)，這種封閉型聚氨酯會(huì)解封，而解封后的NCO基會(huì)立即和固化劑反應(yīng)，形成穩(wěn)定性更高的聚氨酯涂層。使用被封閉的IPDI或HDI縮二脲，可制得耐候性很好的高裝飾性粉末涂料。甲苯二異氰酸酯及其加成物的價(jià)格較低，因此也常采用。為了提高其耐熱性和改善其耐候性，常將TDI三聚后再封閉，以保證利用活性較大的對(duì)位NCO來(lái)進(jìn)行固化成膜。三聚后的叔氮原子被異氰脲酸酯環(huán)所穩(wěn)定，不易受紫外光的作用重排成醌式助色基團(tuán)，因此聚氨酯粉末涂層的耐候性得以改善。{mafacms:page}
2.1.2 帶羧基、羥基、環(huán)氧基、氨基的聚氨酯粉末涂料系列
封閉型聚氨酯粉末涂料在固化時(shí)有封閉劑釋放出來(lái)，往往會(huì)污染大氣和有損涂膜外觀。為克服其缺陷，選用合適的原料，采用分步反應(yīng)的方法，制備含有大量氨基甲酸酯鍵產(chǎn)帶有羧基(COOH)、羥基(OH)、環(huán)氧基及氨基(NH2)的各類聚氨酯樹(shù)脂，然后以含有環(huán)氧基的環(huán)氧樹(shù)脂、異氰脲酸三縮水甘油酯、聚丙烯酸環(huán)氧酯、環(huán)氧聚氨酯、含羧基酸酐、羧基型聚酯樹(shù)脂、羧基型丙烯酸酯、含羥基的脲醛樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂、N-酰基酰亞胺樹(shù)脂以及N-酰基內(nèi)酰胺樹(shù)脂為固化劑，視聚氨酯樹(shù)脂上所帶官能基的不同選擇合適的固化劑品種。采用此法制備聚氨酯粉末涂料時(shí)，因可供選擇的原料品種很多，配方挑選余地大，故可按不同的使用要求進(jìn)行配方設(shè)計(jì)，以制備出具有各種優(yōu)異性能的一系列聚氨酯粉末涂料。
2.1.3 含NCO基的聚氨酯粉末涂料
該涂料制備原理是環(huán)氧傾倒物中的環(huán)氧基，在高溫下并有堿性催化劑的作用下開(kāi)環(huán)，立即與含NCO基的聚氨酯樹(shù)脂形成二噁唑酮環(huán)而制成的：以含有NCO基的聚氨基樹(shù)脂和作固化劑的特制環(huán)氧化合物及其催化劑、顏料、助劑等，按常規(guī)制法即可得到含NCO基的聚氨酯粉末涂料。其關(guān)鍵是特制環(huán)氧傾倒物及其催化劑的制備與選擇，要求它在制粉的擠出溫度下不開(kāi)環(huán)，只在固化溫度下開(kāi)環(huán)并聯(lián)成膜。這類聚氨酯粉末涂料不僅流平性好，涂膜光亮平整，而且耐高溫性能、各項(xiàng)物理機(jī)械性能和耐候性優(yōu)異。在制造過(guò)程中，因使用了含NCO基的聚氨酯樹(shù)脂，所以應(yīng)盡量避免與濕氣接觸，通常采用密閉式聯(lián)動(dòng)流水線生產(chǎn)。
2.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
粉末涂料具有如下特點(diǎn)：涂膜的耐候性好，適用于戶外用產(chǎn)品的涂裝;涂膜的耐熱性好，在烘烤固化時(shí)涂膜不易泛黃;涂膜耐沖擊強(qiáng)度、柔韌性、硬度等物理性能優(yōu)異，耐化學(xué)藥品和耐水等性能良好;涂料的涂裝性能好，可以用空氣噴涂法和靜電粉末涂裝法等方法涂裝;固化聚酯粉末涂料烘烤固化過(guò)程中，基本不產(chǎn)生反應(yīng)副產(chǎn)物，涂膜不易產(chǎn)生縮孔、針孔等弊病。同時(shí)，粉末涂料的利用率接近100%，噴涂后的粉末可以回收利用;通常比液體涂料較易施工，形成的涂膜耐久性好，產(chǎn)品上風(fēng)明顯。和其它類型的粉末涂料相比，聚氨酯粉末涂料具有以下特點(diǎn)：熔融流平時(shí)，熔融黏度低，特別是封閉劑在解封之前不起任何化學(xué)反應(yīng)，使粉末涂料有足夠的流平時(shí)間，涂膜流平性好。新的內(nèi)封閉型脲二酮固化劑技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，使得這種粉末涂料對(duì)空氣的污染幾乎為零;對(duì)被涂物的附著力好，不需要底涂;涂料的配制范圍寬，可配制不同性能要求和固化速度的涂料;涂膜的物理力學(xué)性能和耐化學(xué)品性能好。但是聚氨酯粉末涂料烘烤時(shí)，會(huì)釋放出封閉劑，產(chǎn)生異味。
作為一種主要耐候性粉末涂料的產(chǎn)品，聚氨酯粉末涂料具有常規(guī)通用粉末涂料的通性之外，還具有以下特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：在擠出過(guò)程中不會(huì)有反應(yīng)發(fā)生;粉末涂料熔融流平時(shí)熔融粘度低，涂膜流平性好。在一般固化溫度(140～200℃)下具有較低的熔融黏度，以便獲得良好的潤(rùn)濕性和流平性;特別是封閉劑解封之前不起化學(xué)反應(yīng)，使涂料具有足夠的流平時(shí)間，容易得到平整的光滑涂膜。樹(shù)脂不含有相對(duì)分子質(zhì)量太高的聚合物，使得樹(shù)脂的軟化點(diǎn)和熔融溫度接近，從而使固化時(shí)的反應(yīng)速率相匹配;有良好的力學(xué)性能和耐磨性;有良好的物理儲(chǔ)存穩(wěn)定性;有良好的耐化學(xué)腐蝕性;涂料成膜后的物理機(jī)械性能和耐化學(xué)藥品性能優(yōu)良;耐候性優(yōu)異，適于戶內(nèi)防腐使用，脂肪族聚氨酯耐候性好，適于室外高裝飾使用。對(duì)被涂物附著力好，一般不需要涂底漆;涂料配制范圍比純聚氨酯粉末寬;涂料的施工性好，主要以靜電粉末噴涂法施工。正是由于聚氨酯粉末涂料兼具優(yōu)異的裝飾性和耐候性，因此在家用電器、電氣設(shè)備、空調(diào)設(shè)備、道路柵欄、鋁型材、裝飾材料及汽車(chē)零件等方面得到廣泛應(yīng)用。目前這類粉末涂料統(tǒng)治著美國(guó)和日本的粉末市場(chǎng)，其產(chǎn)量已超過(guò)混合型粉末涂料。聚氨酯粉末涂料除具有常規(guī)粉末涂料的特性之外，還具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能和防腐蝕性能，涂膜具有光亮豐滿、耐磨、耐劃傷、耐溶劑等特點(diǎn)，其流平性和附著性也很好。如果采用脂肪族二異氰酸酯(HDI、IPDI)制備聚酯粉末涂料，還具有極好的耐候性，保色保光性和高裝飾性。聚氨酯粉末涂料由于其優(yōu)異的性能和可實(shí)現(xiàn)較低溫度固化，近年來(lái)研究及應(yīng)用非常活躍，可以預(yù)計(jì)聚氨酯粉末涂料將在高裝飾性要求的領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，包括汽車(chē)、機(jī)械、儀器儀表及建筑業(yè)。
3聚氨酯粉末涂料的品種開(kāi)發(fā)及制備
聚氨酯涂料中并不一定要有聚氨酯樹(shù)脂存在，聚氨酯粉末涂料就是由羥基樹(shù)脂和封閉型多異氰酸酯為原料制成的，二異氰酸酯在常溫下大部分是具有揮發(fā)性的有毒液體，與羥基聚酯樹(shù)脂有很高的反應(yīng)活性。為降低其揮發(fā)性及毒性，并制造成固體以便于使用，人們通常用二元醇或三元醇與之反應(yīng)。聚氨酯涂料中存在的大量氨酯鍵能形成大分子間的氫鍵，氨酯鍵不易與酸、堿、油反應(yīng)，氫鍵可以緩解外力作用，所以聚氨酯涂層的化學(xué)穩(wěn)定性好，機(jī)械性能優(yōu)異。涂層未達(dá)到解封閉溫度前因沒(méi)有交聯(lián)反應(yīng)發(fā)生，所以熔融黏度不會(huì)增加，涂層有足夠的流平時(shí)間實(shí)現(xiàn)良好的涂層外觀。另外解封閉前不發(fā)生反應(yīng)，就大大減少了擠出加工過(guò)程中膠化的可能性，使生產(chǎn)工藝容易控制。
聚氨酯粉末涂料的性能基本是由基料決定的，作為聚氨酯涂料基料的含羥基聚酯主要有PG333羥基聚酯樹(shù)脂等。有人將基料與固化劑配合，加入流平劑、安息香、鈦白粉、助劑按配方制備聚氨酯粉末涂料。封閉型聚氨酯體系又可分為封閉多異氰酸酯及封閉預(yù)聚物。其原理是利用某些化合物與多異氰酸酯反應(yīng)生成的氨酯鍵在加工溫度下是穩(wěn)定的，足以保證不會(huì)與含活性氫的化合物發(fā)生反應(yīng)。但這種氨酯鍵的熱穩(wěn)定性是有限的，當(dāng)溫度高于130℃時(shí)，解封閉釋放出—NCO基團(tuán)，迅速與化合物中的活性氫反應(yīng)生成熱穩(wěn)定性高的聚氨酯鍵。這種只能形成有限熱穩(wěn)定性的含活性氫的物質(zhì)，通常叫作封閉劑。
常用的多異氰酸酯是異佛爾酮二異氰酸酯，其他脂肪族、芳香族二異氰酸酯也能采用。為了獲得耐候性好、耐熱性高的產(chǎn)品，可將甲苯二異氰酸酯先進(jìn)行三聚反應(yīng)，然后再封閉，最好是先封閉后三聚，以便保證固化時(shí)釋放出反應(yīng)活性比較高的對(duì)位—NCO基團(tuán)。三聚后形成的叔氮原子被三聚異氰酸環(huán)所穩(wěn)定，受紫外光作用不會(huì)分解，即使在仲氮原子處分解生成芳香胺，由于叔氮原子的阻止也不會(huì)氧化重排生成醌式助色團(tuán)，因此具有較好的耐候性。
為了調(diào)節(jié)產(chǎn)品的性能，也可采用普通方法將二異氰酸酯與多元醇首先制成預(yù)聚物，然后再進(jìn)行封閉反應(yīng)。能與封閉型聚氨酯進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)的固化劑，通常是帶羥基的各種高分子化合物，如聚酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、聚乙烯醇及其衍生物。{mafacms:page}
聚氨酯粉末涂料體系在固化過(guò)程中揮發(fā)出的封閉劑對(duì)大氣造成了嚴(yán)重的污染，并且易引起涂膜的外觀變差。因此，人們開(kāi)發(fā)出帶有其他官能基的聚氨酯粉末涂料體系。這類聚氨酯樹(shù)脂可以在很廣的范圍內(nèi)選擇原料，并根據(jù)用途進(jìn)行分子設(shè)計(jì)，制造出綜合性能優(yōu)良的聚氨酯粉末涂料。德國(guó)一家公司開(kāi)發(fā)了一種可以采用含游離異氰酸基團(tuán)的聚氨酯，制備靜電噴塑用聚氨酯粉末涂料。
其固化機(jī)理是環(huán)氧基只有在固化所需要的高溫時(shí)，才能受某些堿性物質(zhì)催化而開(kāi)環(huán)，隨即與異氰酸基團(tuán)直接反應(yīng)生成二口惡唑烷酮環(huán)。由該體系所制得的涂層流平性好，外觀平整光滑、耐高溫、各項(xiàng)機(jī)械性能突出，戶外耐候性好，其性能之優(yōu)良是別的體系無(wú)法相比的。
無(wú)論是封閉多異氰酸酯還是聚氨酯樹(shù)脂，均能采用傳統(tǒng)的溶液聚合法。
聚合后可采用減壓蒸餾、薄膜蒸發(fā)器及噴霧干燥器回收溶劑。溶液聚合法制得的樹(shù)脂，無(wú)論采用何種方式回收溶劑，都要耗用較大能量。因此也廣泛采用非水分散體系進(jìn)行加聚反應(yīng)。在非水分散體系中，采用對(duì)聚氨酯樹(shù)脂溶解能力差的溶劑作聚合介質(zhì)，聚合時(shí)借助表面活性劑及強(qiáng)烈的機(jī)械攪拌使反應(yīng)體系乳化。反應(yīng)完成后，漿狀的細(xì)分散粒子在室溫下靜置，很快就會(huì)沉降。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過(guò)濾、洗滌、低溫烘烤便制得平均粒徑為30μm的聚氨酯粉末，經(jīng)過(guò)濾分離的溶劑可直接回收使用。上述方法均需使用有機(jī)溶劑，雖然溶劑能夠回收使用，但在生產(chǎn)和貯存過(guò)程中，仍存在有機(jī)溶劑對(duì)環(huán)境的污染，并可能引起火災(zāi)。為此，人們致力于研究熔融聚合法，由于聚合物熔體的黏度比較高，除封閉多異氰酸酯這類低分子化合物外，許多支化的聚氨酯樹(shù)脂均難以采用釜式法生產(chǎn)。于是許多國(guó)家開(kāi)始研制螺旋反應(yīng)器，可用于生產(chǎn)聚氨酯、聚酯、聚醚及有機(jī)硅等樹(shù)脂。
聚氨酯粉末涂料制備方法與其他噴塑材料的制備方法相似，首先用聚氨酯樹(shù)脂、交聯(lián)劑、顏填料和助劑進(jìn)行預(yù)混合，然后經(jīng)擠出、粉碎、篩分，最后包裝成產(chǎn)品。預(yù)混合的均勻程度對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有很大的影響。有許多混合設(shè)備可供選用，其中高速混合機(jī)因其混合效果好、效率高而被廣泛應(yīng)用。熔融擠出是制備聚氨酯粉末涂料的關(guān)鍵工序。經(jīng)預(yù)混合的物料在擠出加工時(shí)，借助于外熱和螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的剪切力，使樹(shù)脂熔融并充分潤(rùn)濕分散顏填料。篩分的目的是除去不同規(guī)格的級(jí)分及雜質(zhì)，對(duì)于單機(jī)批量生產(chǎn)，通常采用各種機(jī)械篩。
4聚氨酯涂料發(fā)展趨勢(shì)
聚氨酯涂料的發(fā)展趨勢(shì)為開(kāi)發(fā)高性能、低能耗和無(wú)污染的聚氨酯涂料，即開(kāi)發(fā)高固體含量、水性和無(wú)溶劑聚氨酯涂料。我國(guó)聚氨酯涂料發(fā)展趨勢(shì)如下：進(jìn)一步完善TDI固化劑的多樣化和系列化，開(kāi)發(fā)MDI系列涂料產(chǎn)品。MDI的蒸汽壓比TDI低，其涂料產(chǎn)品的毒性較小，硬度大，國(guó)內(nèi)MDI主要用作硬質(zhì)泡沫，MDI用作室內(nèi)涂料的性能優(yōu)勢(shì)要大于TDI，主要用于高硬度的水晶地板漆，重防腐涂料等。盡快研發(fā)脂肪族異氰酸酯固化劑，發(fā)展HDI縮二脲、HDI三聚體、IPDI加成物和三聚體等固化劑產(chǎn)品，以填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，推動(dòng)我國(guó)聚氨酯涂料的發(fā)展。降低游離異氰酸酯單體含量，增加固化劑與羥基樹(shù)脂的相容性。國(guó)外聚氨酯固化劑產(chǎn)品的游離單體含量大都在0.5%左右。為使產(chǎn)品的相對(duì)分子質(zhì)量分布均勻，以降低粘度，增強(qiáng)與其他組分的混容性，有的采取不完全反應(yīng)法，即當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到60%以上，就終止反應(yīng)，然后采用薄膜蒸發(fā)器后處理除去殘留的單體。相比較而言，我國(guó)由于技術(shù)手段落后、工藝設(shè)備缺乏，目前尚無(wú)規(guī)模較大的去除游離單體的專用設(shè)備，降低殘留單體含量主要靠改變配方和增加反應(yīng)程度來(lái)實(shí)現(xiàn);這些措施直接導(dǎo)致產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝不穩(wěn)定、粘度過(guò)大，和其他組分的混容性差，色澤深，殘留單體依然高居不下。必須加大薄膜蒸發(fā)器的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)，降低固化劑體系中游離單體含量，解決固化劑生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)，華南理工大學(xué)正在進(jìn)行這方面的工作。
開(kāi)發(fā)高性能、低毒、低污染的聚氨酯涂料。研制開(kāi)發(fā)水性聚氨酯涂料，豐富和完善水性聚氨酯涂料品種，提高性能將是一個(gè)極富挑戰(zhàn)的課題;開(kāi)發(fā)聚氨酯粉末涂料，使封閉的IPDI固化劑國(guó)產(chǎn)化，降低粉末聚氨酯涂料的固化溫度，開(kāi)發(fā)HMDI、IMIC等新型粉末聚氨酯涂料固化劑，同時(shí)研制生產(chǎn)配套的羥基聚酯和羥基丙烯樹(shù)脂，改善聚氨酯粉末涂料的外觀，進(jìn)一步研究其固化機(jī)理;利用新型多異氰酸酯單體，研究開(kāi)發(fā)高固體分、無(wú)溶劑及非水分散體等聚氨酯涂料新品種。發(fā)展和完善聚氨酯專用涂料品種，擴(kuò)大聚氨酯涂料的應(yīng)用領(lǐng)域。
5結(jié)束語(yǔ)
聚氨酯粉末涂料不僅具有高裝飾性和優(yōu)良的物理力學(xué)性能，而且具有較全面的耐化學(xué)藥品性，特別是不易黃變、耐候性和耐光性突出。它兼顧了環(huán)氧涂料和丙烯酸涂料的優(yōu)點(diǎn)，與TGIC固化的純聚酯粉末涂料體系相比，更具有無(wú)毒無(wú)害的巨大優(yōu)勢(shì)。聚氨酯粉末涂料的生命力體現(xiàn)在產(chǎn)品的性能、經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)越性上，和其他粉末涂料相比具有更好的綜合性能，它正在被人們所認(rèn)識(shí)，所占的比例也逐步增加，特別是西歐，增長(zhǎng)速度更加明顯。聚氨酯粉末涂料因具有高裝飾性和優(yōu)良的物理性能、較全面的耐化學(xué)藥品性及突出的耐候性而受到業(yè)界的廣泛關(guān)注。行業(yè)應(yīng)抓緊研發(fā)這個(gè)新品種，使之取得更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。隨著聚氨酯粉末涂料生產(chǎn)工藝的日益成熟，其在粉末涂料中所占的比例將越來(lái)越大。國(guó)內(nèi)外對(duì)其的需求量越來(lái)越大，可以預(yù)見(jiàn)聚氨酯粉末涂料的市場(chǎng)前景十分廣闊。
