Факторы, влияющие на эффективность высыхания водоразбавляемых полиуретановых красок

Водоразбавляемые полиуретановые краски (ВПУ) постепенно вытесняют традиционные краски на основе растворителей из-за проблем с экологией. В отличие от красок на основе органических растворителей, в водоразбавляемых красках в качестве диспергирующего и разбавляющего агента используется вода. Однако из-за значительно меньшей летучести воды по сравнению с органическими растворителями сушка водорастворимых красок требует нагрева в процессе промышленного производства. Лишь немногие крупные предприятия, не имеющие возможности осуществлять сушку с подогревом, или производители с более низкими требованиями к эффективности производства выбирают естественную сушку воздухом. Каковы же внутренние факторы, влияющие на эффективность сушки водоразбавляемых полиуретановых красок? Сегодня мы рассмотрим эту тему с акцентом на водоразбавляемые полиуретановые краски.

Водорастворимый полиуретан, также известный как водно-диспергируемый полиуретан или полиуретан на водной основе, заменяет органические растворители на воду в качестве дисперсионной среды. Он обладает такими преимуществами, как нетоксичность, безопасность, отличные механические свойства, хорошая совместимость и простота модификации. Полиуретан (ПУ) - это полимерное соединение, содержащее в своей основной цепи уретановые звенья. Водорастворимый полиуретан (WPU) относится к эмульсиям ПУ, растворенным или диспергированным в воде. Благодаря своей водной основе, ППУ нетоксичен, невоспламеняем и экологически безопасен, что делает его пригодным для применения в текстильной, кожаной, бумажной, резиновой, автомобильной и мебельной промышленности в декоративных и защитных целях. Он постепенно вытесняет полиуретановые краски на основе растворителей.

В водоразбавляемых полиуретановых красках молекулы воды существуют в трех формах: свободная вода, связанная вода и гелеобразная вода. По сравнению с полиуретановыми красками на основе растворителей, процесс сушки ВПУ характеризуется более высокой начальной температурой испарения воды. В среде с определенной влажностью давление паров воды внутри лакокрасочной пленки должно превышать давление паров окружающей среды, чтобы произошло испарение. Эти характеристики способствуют более медленной скорости высыхания водоразбавляемых полиуретановых красок по сравнению с аналогами на основе растворителей, что отчасти препятствует их более широкому применению. Поэтому улучшение скорости высыхания водорастворимых красок необходимо для расширения рынка и требует дальнейших исследований.

1. Влияние содержания твердых частиц: Содержание свободной воды тесно связано с содержанием твердого вещества. Более высокое содержание твердого вещества в эмульсии уменьшает содержание свободной воды, тем самым сокращая время испарения и улучшая скорость сушки ВПУ. Исследования показали, что скорость высыхания ВПУ может сравняться со скоростью высыхания обычных ПУ на основе растворителей, если содержание твердого вещества превышает 50%, а нагрев с помощью нагревательных элементов из углеродного волокна повышает температуру окружающей среды до 40°C-60°C. Контроль содержания твердого вещества с помощью рецептуры краски имеет решающее значение в производстве.
2. Влияние содержания гидрофильных групп: Для улучшения дисперсности ППУ в молекулярную цепь полиуретана часто вводят гидрофильные ионные группы. Однако повышенное содержание гидрофильных групп затрудняет сушку и снижает ее скорость. Связанная вода, образованная за счет водородных связей и межмолекулярных сил с гидрофильными группами ПУ, испаряется гораздо медленнее, чем свободная вода. Поэтому более высокое содержание гидрофильных групп приводит к увеличению количества связанной воды в эмульсии, препятствуя испарению. Для обеспечения стабильности эмульсии важно минимизировать количество гидрофильных групп.
3. Влияние содержания твердых сегментов: Увеличение содержания твердых сегментов ускоряет скорость сушки за счет улучшения совместимости между мягкими и твердыми сегментами, способствуя более легкому перемещению молекул воды во время движения молекулярной цепи. Однако чрезмерное содержание твердых сегментов (около 46%) может привести к образованию поверхностной кожицы во время сушки, создавая барьер, который замедляет испарение влаги и может привести к появлению таких дефектов, как апельсиновая корка или плохая адгезия.
4. Влияние степени нейтрализации: Группы карбоновых кислот обладают слабой гидрофильностью, в то время как анионы карбоновых кислот, образующиеся в результате нейтрализации, обладают более сильной гидрофильностью. Более высокая степень нейтрализации повышает гидрофильность молекулярных цепей, увеличивая содержание связанной воды и тем самым влияя на скорость высыхания ВПУ. Кроме того, более высокая степень нейтрализации увеличивает вязкость краски, способствуя образованию поверхностной кожи и препятствуя испарению влаги изнутри, что влияет как на скорость высыхания, так и на качество продукта.
5. Влияние подложки на формирование пленки: Свойства поверхности подложек существенно влияют на межмолекулярные силы между молекулами воды, тем самым влияя на скорость высыхания краски. Например, краска WPU быстрее высыхает при нанесении на стеклянные подложки по сравнению с композитными панелями из-за различий в поверхностном натяжении и взаимодействии между эмульсией и подложкой. Подложки с более низким поверхностным натяжением, такие как дерево, сильнее взаимодействуют с водой, что затрудняет испарение влаги.

Теперь, когда мы изучили внутренние факторы, влияющие на эффективность высыхания водоразбавляемых полиуретановых красок, стало очевидно, что оптимизация этих факторов путем корректировки рецептуры краски имеет решающее значение для достижения высокой эффективности производства и экономической целесообразности этих инновационных красок. В дальнейшем мы рассмотрим внешние факторы, влияющие на скорость высыхания водоразбавляемых полиуретановых красок.

Компания GlobalQT специализируется на производстве высококачественных кварцевых трубок и кварцевых трубчатых нагревателей. Для получения дополнительной информации посетите наш Веб-сайт или свяжитесь с нами по электронной почте по адресу contact@globalquartztube.com.