Factorii care afectează eficiența uscării vopselei poliuretanice pe bază de apă

Vopselele poliuretanice pe bază de apă (WPU) înlocuiesc treptat vopselele tradiționale pe bază de solvent din cauza preocupărilor legate de mediu. Spre deosebire de vopselele pe bază de solvenți organici, vopselele pe bază de apă utilizează apa ca agent de dispersie și diluare. Cu toate acestea, din cauza volatilității semnificativ mai scăzute a apei în comparație cu solvenții organici, uscarea vopselelor pe bază de apă necesită încălzire în timpul producției industriale. Doar câteva instalații de mari dimensiuni care nu pot usca prin încălzire sau producători cu cerințe mai scăzute de eficiență a producției optează pentru uscarea naturală cu aer. Care sunt factorii intrinseci care afectează eficiența de uscare a vopselelor poliuretanice pe bază de apă? Astăzi, vom aprofunda acest subiect cu accent pe poliuretanul pe bază de apă.

Poliuretanul pe bază de apă, cunoscut și ca poliuretan dispersabil în apă sau poliuretan pe bază de apă, înlocuiește solvenții organici cu apa ca mediu de dispersie. Aceasta oferă avantaje precum non-toxicitate, siguranță, proprietăți mecanice excelente, compatibilitate bună și ușurință de modificare. Poliuretanul (PU) este un compus polimeric care conține legături uretanice în lanțul său principal. Poliuretanul pe bază de apă (WPU) se referă la emulsiile PU dizolvate sau dispersate în apă. Datorită naturii sale pe bază de apă, WPU este netoxic, neinflamabil și ecologic, ceea ce îl face potrivit pentru aplicații în industria textilă, a pielii, hârtiei, cauciucului, automobilelor și mobilei în scopuri decorative și de protecție. Acesta a înlocuit treptat vopselele PU pe bază de solvent.

În vopselele poliuretanice pe bază de apă, moleculele de apă există în trei forme: apă liberă, apă legată și apă gel. Comparativ cu vopselele PU pe bază de solvent, procesul de uscare WPU se caracterizează printr-un punct de temperatură inițială mai ridicat pentru evaporarea apei. În medii cu o anumită umiditate, presiunea de vapori a apei din filmul de vopsea trebuie să depășească presiunea de vapori din mediu pentru ca evaporarea să aibă loc. Aceste caracteristici contribuie la o uscare mai lentă a vopselelor poliuretanice pe bază de apă în comparație cu cele pe bază de solvent, ceea ce a împiedicat parțial adoptarea lor pe scară largă. Prin urmare, îmbunătățirea ratei de uscare a vopselelor pe bază de apă este esențială pentru extinderea pieței și necesită cercetări suplimentare.

1. Efectul conținutului solid: Conținutul de apă liberă este strâns legat de conținutul de substanțe solide. Un conținut mai mare de solide în emulsie reduce conținutul de apă liberă, scurtând astfel timpul de evaporare și îmbunătățind rata de uscare a WPU. Studiile au arătat că ratele de uscare ale WPU pot fi egale cu cele ale PU convenționale pe bază de solvent atunci când conținutul de solid depășește 50%, iar încălzirea cu elemente de încălzire din fibră de carbon ridică temperatura ambiantă la 40°C-60°C. Controlul conținutului de substanțe solide prin formularea vopselei este esențial în producție.
2. Impactul conținutului de grupe hidrofile: Pentru a spori dispersia WPU, grupurile ionice hidrofile sunt adesea introduse în lanțul molecular PU. Cu toate acestea, creșterea conținutului de grupuri hidrofile complică uscarea și reduce ratele de uscare. Apa legată formată prin legături de hidrogen și forțe intermoleculare cu grupurile hidrofile din PU se evaporă la o viteză mult mai mică decât apa liberă. Prin urmare, un conținut mai mare de grupe hidrofile duce la creșterea apei legate în emulsie, împiedicând evaporarea. Pentru a asigura stabilitatea emulsiei, este important să se reducă la minimum grupurile hidrofile.
3. Influența conținutului segmentului dur: Creșterea conținutului de segmente dure accelerează viteza de uscare prin îmbunătățirea compatibilității dintre segmentele moi și dure, facilitând deplasarea moleculelor de apă în timpul mișcării lanțului molecular. Cu toate acestea, un conținut excesiv de segmente dure (aproximativ 46%) poate duce la formarea unei pieli de suprafață în timpul uscării, creând o barieră care încetinește evaporarea umidității și poate duce la defecte precum coaja de portocală sau aderență slabă.
4. Efectul gradului de neutralizare: Grupările de acid carboxilic prezintă o hidrofilicitate slabă, în timp ce anionii de acid carboxilic formați prin neutralizare posedă o hidrofilicitate mai puternică. Un grad mai ridicat de neutralizare sporește hidrofilicitatea lanțurilor moleculare, crescând conținutul de apă legată și afectând astfel ratele de uscare ale WPU. În plus, un grad mai ridicat de neutralizare crește vâscozitatea vopselei, favorizând formarea pielii la suprafață și împiedicând evaporarea umidității interne, afectând astfel atât viteza de uscare, cât și calitatea produsului.
5. Influența substratului asupra formării filmului: Proprietățile de suprafață ale substraturilor influențează semnificativ forțele intermoleculare dintre moleculele de apă, afectând astfel viteza de uscare a vopselei. De exemplu, vopseaua WPU se usucă mai repede atunci când este aplicată pe substraturi de sticlă, comparativ cu panourile compozite, datorită diferențelor de tensiune superficială și interacțiune dintre emulsie și substrat. Substraturile cu tensiune superficială mai scăzută, cum ar fi lemnul, prezintă o interacțiune mai puternică cu apa, ceea ce face mai dificilă evaporarea umidității.

Acum că am explorat factorii intrinseci care afectează eficiența de uscare a vopselelor poliuretanice pe bază de apă, este evident că optimizarea acestor factori prin ajustări ale formulării vopselei este esențială pentru obținerea unei eficiențe ridicate a producției și a viabilității economice a acestor vopsele inovatoare. Discuțiile viitoare vor aborda factorii externi care influențează ratele de uscare ale vopselelor poliuretanice pe bază de apă.

La GlobalQT, suntem specializați în fabricarea tuburilor de cuarț și a încălzitoarelor cu tuburi de cuarț de înaltă calitate. Pentru mai multe informații, vizitați site-ul nostru site-ul web sau contactați-ne prin e-mail la contact@globalquartztube.com.