概述

乳膠漆和環(huán)氧漆是目前墻面漆和地坪漆中的主流技術(shù)。隨著市場(chǎng)對(duì)建筑涂料性能要求的提高，聚氨酯涂料也在高性能建筑漆領(lǐng)域得以應(yīng)用，雙組份脂肪族聚氨酯涂料以其卓越的耐候性、耐化學(xué)品性、剛?cè)嵯酀?jì)性、耐磨及抗劃傷性能而成為高性能墻面及地坪漆的技術(shù)。然而，傳統(tǒng)的溶劑型聚氨酯涂料的性能雖優(yōu)，但其較大的氣味、較高的揮發(fā)性有機(jī)化合物含量，及易燃易爆的特性，限制了該技術(shù)的使用，尤其是室內(nèi)應(yīng)用。創(chuàng)新的雙組份水性聚氨酯技術(shù)和聚天門冬氨酸酯技術(shù)貼合了市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，即：高性能、環(huán)保及高效率。

水性聚氨酯技術(shù)可應(yīng)用于地坪漆和墻面漆。對(duì)于地坪漆，雙組份水性聚氨酯主要作為面漆使用，用于保護(hù)諸如無(wú)溶劑環(huán)氧及聚氨酯中涂，提供更好的耐磨性、耐化學(xué)品性和耐候性，適合的應(yīng)用場(chǎng)合包括：辦公室、大堂、展示廳、倉(cāng)庫(kù)、超市、學(xué)校、球場(chǎng)及車間等。對(duì)于墻面漆，雙組份水性聚氨酯可稱得上是一種具有功能性的高性能面漆，可實(shí)現(xiàn)易清潔、抗沾污、耐酸雨及抗涂鴉等性能，內(nèi)外墻均適合使用，還能作為質(zhì)感漆及素混凝土的罩面清漆。

雙組份水性聚氨酯的基本原理

雙組份水性聚氨酯的反應(yīng)

生成聚氨酯的主要反應(yīng)是異氰酸酯基團(tuán)和多元醇的羥基之間的反應(yīng)，如圖1所示。

異氰酸酯也會(huì)與水反應(yīng)，首先生成胺并釋放出二氧化碳?xì)怏w，隨后胺再迅速與另一個(gè)異氰酸酯基團(tuán)反應(yīng)生成脲。圖2顯示了異氰酸酯與水的反應(yīng)。

在雙組份聚氨酯體系中，既然異氰酸酯基團(tuán)會(huì)與水發(fā)生反應(yīng)，我們?cè)撊绾螌?shí)現(xiàn)水性化呢?研究表明：常規(guī)的脂肪族聚異氰酸酯具有疏水性，與水的反應(yīng)非常緩慢。當(dāng)它與水混合時(shí)，它與水會(huì)分層，而在與水接觸的界面會(huì)生成聚脲薄膜從而進(jìn)一步將聚異氰酸酯與水隔離，從而實(shí)現(xiàn)在水中具有數(shù)小時(shí)的穩(wěn)定時(shí)間，這就為實(shí)現(xiàn)雙組份聚氨酯的水性化創(chuàng)造了條件。圖3展示了聚異氰酸酯在水中的狀態(tài)。

雙組份水性聚氨酯涂料的性能

剛?cè)嵯酀?jì)

固化后的聚氨酯漆膜中含大量的氨酯鍵和脲鍵，它們會(huì)在高分子鏈段間形成氫鍵。在外力作用下氫鍵會(huì)斷開(kāi)并與其它成鍵基團(tuán)重新鍵合，這正是聚氨酯漆膜剛?cè)嵯酀?jì)的原因所在，這也是雙組份水性聚氨酯漆膜具有優(yōu)異耐磨性和抗劃傷性的重要原因。尤其是對(duì)于地坪漆等應(yīng)用，抗劃傷性是衡量面漆品質(zhì)的重要指標(biāo)。然而長(zhǎng)期以來(lái)，抗劃傷性的測(cè)試方法和標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有在地坪業(yè)內(nèi)得到共識(shí)，很多時(shí)候僅僅通過(guò)指甲刻劃來(lái)感知，這顯然不具備重現(xiàn)性和標(biāo)準(zhǔn)性。一種可行的方法參考GB/T 9279/ ISO 1518進(jìn)行測(cè)試(方法1)，即用指定的測(cè)試探頭以30-40mm/秒的速度，在不同的加載下劃過(guò)樣板(運(yùn)行距離65mm)，加載重量通常在100~2000g，通過(guò)記錄漆膜劃破時(shí)的加載重量來(lái)判別漆膜抗劃傷性的好壞。該方法以漆膜“劃破”來(lái)判別抗劃傷性是否符合實(shí)際情況，目前在業(yè)內(nèi)還有一定異議。另一種測(cè)試抗劃傷性的方法(方法2)是選用標(biāo)準(zhǔn)的0000號(hào)柔性砂紙，在不同的加載下往復(fù)劃擦樣板，目前常使用335克和900g兩種加載，分別往復(fù)劃擦20次及10次，然后通過(guò)測(cè)定漆膜的光澤變化來(lái)判別抗劃傷性。該方法與實(shí)際中的抗劃傷要求比較接近，但目前還需要進(jìn)一步規(guī)范測(cè)試的砂紙、流程及設(shè)備?；谏鲜鰞煞N方法進(jìn)行測(cè)試，優(yōu)選的雙組份水性聚氨酯具有極佳的抗劃傷性，一部分測(cè)試數(shù)據(jù)如表3所示。

易清潔性

地坪和墻面會(huì)經(jīng)常接觸到不同的污染物，能實(shí)現(xiàn)輕易的清理干凈這些污染物是市場(chǎng)所期望的性能。評(píng)估易清潔性首先要對(duì)污染源進(jìn)行篩選。在測(cè)試中我們選擇了日常生活工作中時(shí)常會(huì)遇到的飲料、調(diào)味品、白板筆、兒童水彩筆及蠟筆，苛刻條件下，還會(huì)測(cè)試永久性記號(hào)筆。雙組份水性聚氨酯具有優(yōu)異的易清潔性，可以用不同的清潔方法清除掉各類污染物，即使已經(jīng)有了數(shù)日的污染。表4列出了抗沾污測(cè)試結(jié)果。

耐沾污性

外墻上經(jīng)?？梢园l(fā)現(xiàn)雨后殘留的黑色污染痕，這是由于雨水將污染物帶到墻面后，夏日的高溫使得漆膜軟化，將污染物牢牢抓在漆膜表面，不易被清除，從而影響美觀。雙組份水性聚氨酯漆膜通過(guò)化學(xué)交聯(lián)而形成，具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，因而在夏日陽(yáng)光的高溫下不會(huì)軟化，從而避免污染物與漆膜的牢固附著。而具有一定親水性的漆膜也會(huì)使雨水能夠均勻浸潤(rùn)到整個(gè)漆面，并均勻沖刷附在其表面的灰塵等污染物，起到清潔表面的作用?；谶@兩方面因素，雙組份水性聚氨酯涂料的耐沾污性能優(yōu)異。

防霉/抗藻性能

對(duì)于在如浴室、食品加工廠等場(chǎng)所應(yīng)用的涂料，其防霉性能經(jīng)常會(huì)被提及，此時(shí)會(huì)通過(guò)在涂料配方中添加防霉劑和抗藻劑來(lái)強(qiáng)化這方面的性能。表5顯示了如下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：將防霉劑和抗藻劑分別加入到單組份乳膠漆和雙組份水性聚氨酯中，用水沖淋漆膜2天、10天和20天后，分別測(cè)試漆膜中防霉劑和抗藻劑的殘留量。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，雙組份水性聚氨酯的熱固性漆膜可以在水沖淋后保留更多的防霉劑和抗藻劑，這也就意味著漆膜更耐用。

抗熱輪胎痕

對(duì)于停車場(chǎng)地坪漆，非常的關(guān)注抗熱輪胎痕的性能。當(dāng)車輛長(zhǎng)期行駛后，通常輪胎會(huì)發(fā)熱，輪胎中的增塑劑容易遷移到橡膠表面，在有壓力的情況下，黑色的輪胎痕就很容易殘留在地坪漆上。為模擬這種狀況，我們采用了如下的測(cè)試方法：在4*4cm2的輪胎試件上施加60kg的壓力，在常溫下放置一天，然后在50oC下放置3天，然后檢查漆膜表面殘留的輪胎印跡情況，如殘留有胎痕，繼續(xù)用酒精擦拭，檢查清除的情況。圖14顯示了不同交聯(lián)密度的雙組份水性聚氨酯涂料的測(cè)試結(jié)果。方案2是基于B95和AS1的涂料配方，這是一個(gè)高交聯(lián)密度的方案，顯示出好的抗熱輪胎痕的性能。測(cè)試中使用的不同聚氨酯涂層，均能用酒精清除掉上面殘留的輪胎痕跡，這與我們的基本推斷相符，即：具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的熱固性漆膜具有較好的抗熱輪胎痕性能。

雙組份水性聚氨酯應(yīng)用案例分析

外墻應(yīng)用

雙組份水性聚氨酯用于外墻，優(yōu)異的耐候性和耐沾污性是其大優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)典型的應(yīng)用案例是由海虹老人(Hempel)在中國(guó)重慶市實(shí)施的。重慶市是重工業(yè)城市，地形群山環(huán)繞，因此大氣中的顆粒物不易被氣流吹散，該地區(qū)建筑物外墻的耐沾污性一直是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。圖15所示的是位于重慶的一座住宅樓，為驗(yàn)證產(chǎn)品性能，雙組份水性聚氨酯和傳統(tǒng)乳膠漆在同一棟樓的相鄰墻面上進(jìn)行了涂裝。經(jīng)過(guò)數(shù)年的實(shí)際使用，兩種涂料的外觀出現(xiàn)了明顯的反差。在涂裝了雙組份水性聚氨酯的區(qū)域仍保持得非常干凈，而傳統(tǒng)乳膠漆的涂裝區(qū)域則污染明顯。

近年來(lái)，各類外墻質(zhì)感涂料(真石漆、多彩漆等)蓬勃發(fā)展，它們具有粗糙的表面，往往易于積淀塵土污物。雙組份水性聚氨酯清漆用于質(zhì)感漆罩面時(shí)，體現(xiàn)出優(yōu)異的耐沾污性、耐水性和人工易清潔性，是一個(gè)理想選擇方案。

內(nèi)墻漆應(yīng)用

雙組份水性聚氨酯涂料易清潔的特點(diǎn)特別適合用于某些建筑物的內(nèi)墻，如學(xué)校、幼兒園、兒童房等。圖16顯示了雙組份水性聚氨酯抗涂鴉涂料在臺(tái)灣一所慈善學(xué)校中的應(yīng)用案例。這種高性能內(nèi)墻漆為小朋友們營(yíng)造出一個(gè)自由繪畫的墻面空間，簡(jiǎn)單的擦拭清潔就能夠清除墻上的涂鴉痕跡。

高性能水性聚氨酯還可被用于浴室、廚房、醫(yī)院及食品加工廠等場(chǎng)合，這些應(yīng)用主要關(guān)注涂料的防霉性、抗菌性及耐水性等方面的性能。圖17分別顯示了雙組份水性聚氨酯在浴室和辦公室茶水間里的應(yīng)用。其中浴室的應(yīng)用案例，經(jīng)過(guò)8年之久的應(yīng)用，在高濕度環(huán)境下涂層無(wú)起泡、發(fā)霉等現(xiàn)象。

地坪涂料應(yīng)用

環(huán)氧地坪涂料是當(dāng)前市場(chǎng)上地坪漆的主流產(chǎn)品。雙組份水性聚氨酯以其優(yōu)秀的抗劃傷性、耐候性及易消光性，被廣泛用于環(huán)氧自流平、環(huán)氧砂漿、聚氨酯自流平及水泥基自流平的清漆或色漆罩面，不僅提升地坪體系的整體性能，而且可實(shí)現(xiàn)美觀性和藝術(shù)性的提升。