
聚氨酯三防漆是以聚氨酯樹脂為主要成膜物質的三防漆。全球范圍內聚氨酯類型涂層材料的研制和開發(fā)始于20世紀50年代,最早是用干性油及其衍生物與甲苯二異氰酸酯反應制得的油改性聚氨酯涂料,此類技術一直沿用至今。我國于1958年開始發(fā)展聚氨酯涂層材料,目前已經占到我國涂料總產量的7%。
按照ASTM對聚氨酯涂層材料的分類,根據其組成和成膜機理將聚氨酯涂層材料分為五大類,分別為氨酯油型、濕固化型、封閉型、催化固化型、羥基固化型。目前聚氨酯三防漆的成膜機理主要為氨酯油型、濕固化型和羥基固化型。氨酯油型即為油改性聚氨酯,固化方式為油中雙鍵與空氣中氧氣氧化聚合;濕固化型為聚氨酯端NCO與空氣中濕氣固化;羥基固化型一般為雙組分產品,端NCO聚氨酯固化劑與含羥基化合物反應固化。

聚氨酯三防涂料化學結構與性能的關系
從聚氨酯涂層的化學結構上來說,聚氨酯涂層材料是由軟段材料和硬段材料聚合而成的嵌段聚合物。軟段材料一般由長鏈多元醇組成,硬段材料一般由多異氰酸酯和擴鏈劑組成。軟段和硬段的種類和比例從微觀上影響著聚氨酯分子基團的內聚能、氫鍵、結晶性、交聯度、分子量、聚氨酯的形態(tài)結構等,從而影響材料的宏觀力學性能、電氣性能、環(huán)境耐抗性等。

聚氨酯材料大多由軟段材料如聚酯多元醇、聚醚多元醇等與硬段材料多異氰酸酯和擴鏈劑組成。軟段材料和硬段材料中均含由大量的不同類型的基團,這些基團的內聚能大小直接影響聚氨酯涂層的機械強度、結晶度等。不同基團的內聚能不同,其中酯基的內聚能比醚基的內聚能高,脲基和氨基甲酸酯基的內聚能更高。因此聚酯型聚氨酯的強度高于聚醚型。氫鍵是一種物理吸引力,雖然比原子間的鍵合力小得多,但大量氫鍵的存在,對聚氨酯涂層的性能也會產生重要的影響。氫鍵的物理交聯作用可使聚氨酯涂層具有較高的強度、耐磨性。氫鍵越多,分子間作用力越強,材料的強度越高。氫鍵還具有可逆性,在較低溫度,極性鏈段的緊密排列促使氫鍵形成,而在較高溫度,鏈段吸收能量活動度變大,氫鍵消失。這也是涂層在較高溫度下會變軟的原因。軟段結構越規(guī)整、硬段極性越強的線型聚氨酯,結晶程度越高。結晶程度會影響聚氨酯的強度、耐溶劑性。聚氨酯涂層的強度、硬度和軟化點隨結晶程度的增加而增加,伸長率和在溶劑中的溶解性則降低。若在結晶性高的聚氨酯中引入少量側鏈或側基,則材料結晶性會下降。交聯密度增加到一定程度,軟段會失去結晶性,聚氨酯涂層可由堅硬的結晶態(tài)變?yōu)閺椥暂^好的無定形態(tài)。聚氨酯分子內適度的交聯可使聚氨酯涂層的硬度、軟化溫度和彈性模量增加,斷裂伸長率、永久變形和在溶劑中的溶解性降低。與氫鍵引起的物理交聯相比,化學交聯具有較好的熱穩(wěn)定性。聚氨酯的分子量在一定程度內對力學性能有較大的影響。分子量越大,聚酯型聚氨酯涂層的拉伸強度、伸長率和硬度增加,而在溶劑中的溶解性則下降。而聚醚型聚氨酯的強度反而下降,伸長率卻上升。對于交聯度很高的聚氨酯涂層,分子量并非是影響其性能的主要因素。
聚氨酯分子鏈的形態(tài)結構對聚氨酯涂層性能的影響也很重要。聚氨酯的形態(tài)結構可用兩相形態(tài)學來解釋,即軟硬段的相結構及微相分離程度。從微觀形態(tài)結構看,聚氨酯中強極性和剛性的氨基甲酸酯基團由于內聚能大,分子間形成氫鍵,聚集在一起形成硬段微相區(qū),室溫下呈玻璃態(tài)次晶或微晶;極性較弱的聚醚或聚酯鏈段聚集在一起形成軟段相區(qū)。軟段和硬段有一定的混溶,但硬段相區(qū)和軟段相區(qū)具有熱力學不相容性質,會有微觀相分離,且具有各自不同的玻璃化轉變溫度。軟段相區(qū)主要影響材料的彈性和低溫性能,硬段不溶于軟段,而是分布于其中,形成不連續(xù)的微相結構,在軟段中起到物理交聯點的作用。硬段對材料的力學性能,特別是拉伸強度、硬度和耐撕裂強度具有重要影響。
綜合以上,聚氨酯涂層的分子結構通過合理的選擇和設計、優(yōu)化,可以使得聚氨酯三防漆具有優(yōu)異的防護性能,如:- 防腐性能優(yōu)異,耐油、耐酸、耐堿、鹽等化學藥品和工業(yè)廢氣。

ITW 旗下 “特可銳 和 肯創(chuàng)力” 品牌的聚氨酯三防漆,便是整合聚氨酯涂層分子結構上的優(yōu)勢,對PCB線路板具有優(yōu)異的防護效果,且工藝成熟,使用方便,是電子產品防護的不二選擇。

