水性聚氨酯涂料干燥效率的影响因素

　　水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系，也称水分散聚氨酯、水系聚氨酯或水基聚氨酯。水性聚氨酯以水为溶剂，无污染、安全可靠、机械性能优良、相容性好、易于改性等优点。

　　聚氨酯(PU)是一类主链上含有氨基甲酸酯键重复结构单元的高分子化合物。水性聚氨酯(WPU)是指PU在溶于水或者分散于水中而形成的乳液。由于WPU是以水为分散介质的，所以具有无毒、不易燃、环保等优点，可以用在纺织物、皮革、纸张、橡胶、汽车或者家具表面起到装饰作用和防护作用，现在已经逐步取代了溶剂型PU漆。

　　在水性聚氨酯涂料中水分子存在的形式主要有游离水、结合水和凝胶水三种状态。与溶剂型PU漆相比，WPU干燥过程的特点是水开始蒸发的温度点高，外界环境中存在一定的湿度(漆膜本人的水蒸气压力需大于环境水蒸气压力才会蒸发)。这两个特点使得水性聚氨酯漆的干燥速率要比溶剂型的慢，在一定程度上影响了WPU的推广，所以改善水性涂料的干燥速率是扩大市场必须要做的研究。

　　影响水性聚氨酯涂料干燥速率有哪几个内在因素呢?

　　第一、固含量的影响。游离水的含量与如何的固含量密切相关，乳液中固含量越高，游离水越少，因此缩短了游离水的挥发时间，从而有利于提高WPU的干燥速率。有研究表明，WPU的固含量提高到50%以上时，干燥速率与普通溶剂型PU干燥速率相当，干燥时使用碳纤维发热管将环境温度加热到40℃-60℃。在生产过程中可以通过涂料的年度来控制油漆的固含量。

　　第二、亲水基团含量的影响。为了提高WPU的分散性，通常会在PU的分子链上引入具有亲水性的离子基团，然而，亲水基团的引入增加了WPU的干燥难度，也降低了干燥速率。

　　第三、硬段含量的影响。硬段含量的增加可使干燥速率加快。这是因为随着硬段含量的不断增加，软段和硬段的相容性增大，分子结构越金木，分子链运动时水分子越容易排出。但硬段含量也不能过量，当硬段含量大约46%时，干燥速率会下降，这是因为在干燥初期乳液表面容易结皮形成封闭式的漆膜，不利于漆膜底层水分的挥发，同时容易出现橘皮、鱼眼、附着力不合格的缺陷。

　　第四、中和度的影响。有礼的羧酸基团具有弱亲水性，而中和成盐的羧基阴离子具有良好的亲水性。因此，中和度会影响亲水基团的含量，所以中和度越高，分子链的亲水性越强，故结合水含量也会增加，从而影响WPU的干燥速率。同时中和度越大，油漆的粘度越高，会导致涂料表面容易结皮，从而影响漆膜内部水分挥发，影响干燥速率的同时影响产品质量。

　　第五、成膜基材的影响。成膜基材的表面性质决定着其水分子之间的作用力，因此对油漆的干燥速率影响很大。比如，WPU水性涂料涂覆在玻璃基材表面的干燥速率大于涂覆在复合模板基材表面的干燥速率。这与基材的表面张力、乳液与基材相互作用有关，具有较低表面张力的木材与水的作用力大，导致水分不容易挥发。其实也就是油漆中的游离状态的水被基材物理吸收，如果想把这部分水烘干就需要提供更多的热量来使得水分从基材中挥发出来。

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