Pengenalan: Poliuretana berasaskan air – “pemain serba boleh” yang mengimbangi kelestarian alam dan prestasi
Poliuretana (PU) merupakan sistem resin yang paling menyeluruh prestasinya dan paling meluas penggunaannya dalam industri cat—daripada lakuer kereta kepada cat permukaan kayu, daripada penyepuhan kulit kepada pencegahan kakisan industri—PU terdapat di mana-mana. Tetapi PU jenis pelarut tradisional mengandungi sejumlah besar pelarut organik (VOC > 300-600 g/L)—menghadapi tekanan besar di bawah peraturan alam sekitar. Poliuretana akueus—menyebarkan resin PU dalam air sebagai zarah bersaiz nano (<0.1-0.5 μm)—VOC 20-40 MPa/pemanjangan > 200-600%)—merupakan sistem yang “prestasinya paling hampir dengan jenis pelarut” dalam cat akueus—dan juga kategori cat industri akueus yang paling pantas berkembang (kadar pertumbuhan tahunan > 15%).
Satu cat poliuretana berasaskan air dibahagikan kepada dua laluan utama: PUD sekomponen (dispersi poliuretana berasaskan air——zarah PU berberat molekul tinggi yang telah siap prapolimer disebarkan dalam air——pengeringan fizikal membentuk filem——pemasangan mudah tetapi rintangan sederhana) dan PU berasaskan air dua komponen (poliool berasaskan air + isosianat terubah suai hidrofilik——penyeberangan kimia——rintangan hampir menyamai PU berasaskan pelarut——Pot Life 2-4j). Bahan mentah teras: poliool (polester——kelekatan/polieter——rintangan air/polikarbonat——rintangan cuaca), isosianat (HDI/IPDI——alifatik——tidak menguning) dan agen pemanjangan rantai (DMPA——memperkenalkan kumpulan karboksil hidrofilik).
I. Perbandingan PUD Satu Komponen dengan PU Air Dua Komponen
| Dimensi | PUD sekomponen | PU air dua komponen |
|---|---|---|
| Mekanisme pengerasan | Pengeringan fizikal (penyejatan air——penggumpalan zarah——tiada paut silang) | Pengeringan fizikal + paut silang kimia (NCO+OH) |
| Kemudahan penggunaan | Sedia guna——tiada Pot Life”cara mudah” | Perlu campuran di tapak——Pot Life 2-4j——perlu kawalan |
| Rintangan air | Sederhana-baik (tiada paut silang——boleh emulsi semula) | Cemerlang (paut silang kimia——tidak boleh balik) |
| Rintangan kimia (pelapisan etanol) | Lemah (>50 kali terdedah asas) | Cemerlang (>200 kali) |
| Kekerasan | HB-2H | H-4H |
| Aplikasi tipikal | Perabot kayu/kulit/DIY”mudah——satu——komponen” | Kabin dalaman kereta/anti-kakisan industri/lantai”prestasi tinggi” |
Soalan Lazim
Q1: Mengapa PUD boleh tersebar secara stabil dalam air—tidak akan “pemisahan minyak-air”?Kumpulan hidrofilik telah diperkenalkan pada permukaan zarah PUD—yang paling biasa ialah DMPA (asid dimetilolpropionik—mengandungi -COOH—dineutralkan dengan trietilamina kepada -COO⁻N⁺HEt₃—ion hidrofilik). Cas negatif -COO⁻ ini membentuk lapisan elektrik berganda pada permukaan zarah—zarah kekal tersebar secara stabil kerana penolakan elektrostatik “setiap—zarah—PU—adalah—sebuah—mikro—bola—yang—diliputi—oleh—cas—negatif—mereka—saling—menolak” oleh itu—stabil—tidak—berpisah”.
Q2: Mengapakah Pot Life bagi PU akueus dua komponen hanya 2-4j?Tindak balas sampingan air dengan NCO adalah pembunuh utama—air+H2O→amina+CO2—menghabiskan NCO—menghasilkan buih. NCO/OH bagi PU akueus biasanya ditetapkan pada 1.5-2.5 (jauh lebih tinggi daripada jenis pelarut 1.05-1.15)”NCO—tambahan—=—mengimbangi—penggunaan—air—”tetapi—NCO—terlalu—banyak—juga—bererti—tindak balas—lebih—cepat”Pot—Life—lebih—pendek”.
Q3: Mengapakah PU berasaskan air sedang menggantikan NC/PU berasaskan pelarut dalam cat kayu?Mesra alam (VOC600), selamat (tidak berbau——bilik kanak-kanak/bilik tidur), prestasi (rintangan haus/rintangan air/rintangan kuning PUD tidak kurang daripada berasaskan pelarut), aplikasi (PUD satu komponen——sedia guna——mesra DIY)——“PU berasaskan air——=——masa depan——cat kayu”.
Bacaan berkaitan
Ringkasan
Poliuretana akueus—PUD (komponen tunggal/pengeringan fizikal/mudah) dan poliuretana akueus dua komponen (penskripan kimia/prestasi tinggi)—ialah sistem dalam cat akueus yang prestasinya paling hampir dengan cat berasaskan pelarut. Kexin New Materials menyediakan rangkaian penuh produk poliuretana akueus dan sokongan formulasi.