成膜助剂在水性双组分聚氨酯涂料中的应用

前言

成膜助剂通常为高沸点溶剂，其挥发速率相较于水更低，会在涂膜形成后慢慢挥发。成膜助剂能促进高分子化合物塑性流动和弹性变形，改善其聚结性能，帮助其在较广泛施工温度范围内成膜，是一种容易挥发消失的增塑剂。

在热塑性的水性乳液中，为了保证涂膜硬度、耐化学品等性能，必须提高乳液聚合物的玻璃化温度，与此同时，涂膜所需的最低成膜温度(MFT)也就比较高，给较低温度下涂料的施工和成膜带来麻烦，而成膜助剂正好可以解决这个问题，使高性能与低施工温度可以不发生冲突。

水性双组分聚氨酯涂料的成膜则和热塑性水性乳液不同，通过含水性羟基多元醇树脂的涂料和水可分散多异氰酸酯固化剂的均匀混合，随着水和溶剂的挥发，粒子间距逐步减小，形成高浓度的堆积结构，进而形成更加紧密的六边形结构，最后通过多元醇和多异氰酸酯的主反应生成氨基甲酸酯。

在水性双组分聚氨酯涂料中添加成膜助剂的主要目的也和热塑性水性乳液不同，并不是帮助涂料的成膜，而是通过成膜助剂的添加帮助涂料的施工以及提升涂膜的外观。

本文以迪爱生的WD-551和帝斯曼的XK-110两种不同的水性羟基多元醇树脂作为甲组分主要成膜物，其中WD-551为分散体型羟基丙烯酸多元醇，羟基含量3.3 mg KOH/g，固含量44%，属高羟基含量树脂。

涂膜具备高光泽、高丰满度，良好的物理化学性能，可用于对外观和性能要求较严格的中高端面漆，且由于其是分散体类型的水性树脂，在生产过程中不易破乳，方便操作。XK-110为乳液型羟基丙烯酸多元醇，羟基含量2.5 mg KOH/g，固含量46.5%，属中羟基含量树脂。涂膜拥有较高光泽及丰满度，由于羟基含量不高，涂膜的交联密度不够，其物理化学性能较之高羟树脂均有所欠缺，但是面对外观和性能要求不高的产品，其较低的固化剂添加量可使在性价比方面更具优势。

由于是乳液型水性树脂，对配方中成膜助剂的选择和使用更需谨慎，避免出现破乳的情况。乙组分选用科思创的XP2655，通过添加不同的成膜助剂，对涂料甲组分的贮存稳定性、甲乙组分混合后的施工性(流平和防流挂效果)、涂膜表干速度以及干膜外观等进行相关对比，以期为成膜助剂的选择提供一些借鉴。

实验部分

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原材料和仪器设备

原材料：迪爱生的WD-551和帝斯曼的XK-110水性羟基多元醇树脂、R-980钛白粉、BYK2012分散剂、BYK028消泡剂、DEGO4100润湿剂、PW336流平剂、OMG0620增稠剂、成膜助剂

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