Фактори, влияещи върху ефективността на съхнене на полиуретанова боя на водна основа

Полиуретановите бои на водна основа (WPU) постепенно заместват традиционните бои на основата на разтворители поради опасения за околната среда. За разлика от боите на основата на органични разтворители, боите на водна основа използват вода като диспергиращ и разреждащ агент. Въпреки това, поради значително по-ниската летливост на водата в сравнение с органичните разтворители, сушенето на боите на водна основа изисква нагряване по време на промишленото производство. Само няколко мащабни съоръжения, които не могат да сушат с отопление, или производители с по-ниски изисквания за ефективност на производството избират сушене с естествен въздух. Кои са вътрешните фактори, влияещи върху ефективността на сушене на полиуретанови бои на водна основа? Днес ще навлезем в тази тема, като се съсредоточим върху полиуретановите бои на водна основа.

Полиуретанът на водна основа, известен също като диспергиращ се във вода полиуретан или полиуретан на водна основа, заменя органичните разтворители с вода като диспергираща среда. Той предлага предимства като нетоксичност, безопасност, отлични механични свойства, добра съвместимост и лесно модифициране. Полиуретанът (ПУ) е полимерно съединение, съдържащо в основната си верига уретанови звена. Полиуретанът на водна основа (WPU) се отнася до емулсии на PU, разтворени или диспергирани във вода. Благодарение на водния си характер WPU е нетоксичен, незапалим и екологичен, което го прави подходящ за приложения в текстилната, кожената, хартиената, каучуковата, автомобилната и мебелната промишленост за декоративни и защитни цели. Постепенно той замества боите на основата на полиуретанови разтворители.

Във водоразтворимите полиуретанови бои водните молекули съществуват в три форми: свободна вода, свързана вода и гел вода. В сравнение с полиуретановите бои на основата на разтворители процесът на сушене на WPU се характеризира с по-висока начална температурна точка за изпаряване на водата. В среда с определена влажност налягането на парите на водата във филма на боята трябва да превишава налягането на парите в околната среда, за да се осъществи изпарение. Тези характеристики допринасят за по-бавните темпове на изсъхване на полиуретановите бои на водна основа в сравнение с аналогичните бои на основата на разтворители, което отчасти възпрепятства по-широкото им приложение. Ето защо подобряването на скоростта на съхнене на боите на водна основа е от съществено значение за разширяването на пазара и изисква по-нататъшни изследвания.

1. Влияние на твърдото съдържание: Съдържанието на свободна вода е тясно свързано със съдържанието на твърдо вещество. По-високото съдържание на твърдо вещество в емулсията намалява съдържанието на свободна вода, като по този начин съкращава времето за изпаряване и подобрява скоростта на сушене на WPU. Проучванията показват, че скоростта на сушене на WPU може да съответства на тази на конвенционалните ПУ на основата на разтворители, когато съдържанието на твърдо вещество надхвърля 50%, а нагряването с нагревателни елементи от въглеродни влакна повишава температурата на околната среда до 40 °C-60 °C. Контролът на съдържанието на твърди вещества чрез формулирането на боята е от решаващо значение в производството.
2. Въздействие на съдържанието на хидрофилната група: За да се подобри дисперсията на WPU, в молекулната верига на PU често се въвеждат хидрофилни йонни групи. Увеличеното съдържание на хидрофилни групи обаче усложнява сушенето и намалява скоростта на сушене. Свързаната вода, образувана чрез водородни връзки и междумолекулни сили с хидрофилните групи на ПУ, се изпарява с много по-бавна скорост от свободната вода. Следователно по-високото съдържание на хидрофилни групи води до увеличаване на свързаната вода в емулсията, което затруднява изпарението. За да се гарантира стабилността на емулсията, е важно да се сведе до минимум количеството на хидрофилните групи.
3. Влияние на съдържанието на твърдия сегмент: Повишаването на съдържанието на твърд сегмент ускорява скоростта на сушене чрез подобряване на съвместимостта между меките и твърдите сегменти, което улеснява изместването на водните молекули по време на движението на молекулната верига. Прекомерното съдържание на твърди сегменти (приблизително 46%) обаче може да доведе до образуване на повърхностна кожа по време на сушене, създавайки бариера, която забавя изпарението на влагата и може да доведе до дефекти като портокалова кора или лошо сцепление.
4. Ефект на степента на неутрализация: Групите на карбоксилните киселини имат слаба хидрофилност, докато анионите на карбоксилните киселини, образувани чрез неутрализация, притежават по-силна хидрофилност. По-високата степен на неутрализация повишава хидрофилността на молекулните вериги, като увеличава съдържанието на свързана вода и по този начин влияе върху скоростта на сушене на WPU. Освен това по-високата степен на неутрализация повишава вискозитета на боята, като насърчава образуването на повърхностна кожа и възпрепятства изпаряването на вътрешната влага, като по този начин влияе както на скоростта на сушене, така и на качеството на продукта.
5. Влияние на субстрата върху образуването на филм: Повърхностните свойства на субстратите оказват значително влияние върху междумолекулните сили между водните молекули, като по този начин влияят върху скоростта на съхнене на боята. Например боята WPU съхне по-бързо, когато се нанася върху стъклени основи, в сравнение с композитните панели, поради разликите в повърхностното напрежение и взаимодействието между емулсията и основата. Основите с по-ниско повърхностно напрежение, като например дървото, проявяват по-силно взаимодействие с водата, което прави изпарението на влагата по-трудно.

Сега, след като проучихме вътрешните фактори, влияещи върху ефективността на сушене на полиуретановите бои на водна основа, е очевидно, че оптимизирането на тези фактори чрез корекции на състава на боята е от решаващо значение за постигане на висока производствена ефективност и икономическа рентабилност на тези иновативни бои. Бъдещите дискусии ще обхванат външните фактори, влияещи върху ефективността на съхнене на водоразтворимите полиуретанови бои.

В GlobalQT сме специализирани в производството на висококачествени кварцови тръби и нагреватели за кварцови тръби. За повече информация посетете нашите уебсайт или се свържете с нас чрез имейл на contact@globalquartztube.com.