湛江聚氨酯喷涂工程
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产品描述

pu研发进展
(1)水性聚氨酯涂料
1942年,Shlack首次成功地制备了阳离子型水性聚氨酯,20世纪70年代水性聚氨酯开始工业化生产,发展到现在,全世界水性聚氨酯树酯年产量约为5万~6万t。水性聚氨酯涂料选用水作为涂料分散介质,整个聚氨酯涂料结构体系中有机溶剂较少存在,契合了当前环境保护对涂料领域所提出的节能减排要求,因而有关水性聚氨酯涂料在相关领域中的应用与发展问题日益受到业内人士的关注与重视。截至目前,虽然我国整个涂料领域中,有关聚氨酯涂料的应用比例仅在4%左右,但水性聚氨酯涂料的工程应用近年来正保持着近10%的增长速率。一般情况下,水性聚氨酯涂料无需额外添加分散剂或乳化剂,分子大小以及分子结构可以视情况作出适当的调节。鉴于这一特点,相较于传统意义上应用比较广泛的乳胶涂料而言,水性聚氨酯涂料能够具备更好的低温成膜特性,无需添加收益当比例的可塑剂以及成膜助剂。水性聚氨酯涂料相较于其他涂料而言,不但具有良好的外观,同时干燥时间短,在木器涂料领域中表现出了得天独厚的优势。传统意义上的溶剂型丙烯酸皮革涂料开始逐步被水性聚氨酯皮革涂料所取代,凭借在耐化学品以及耐低温性方面的优势,备受皮革涂料领域人员的关注与重视。除此以外,该类材料还在塑料、车辆、工业以及防腐等相关领域中发挥着非常确切的应用价值,具有相当广阔的发展空间。 [5]
水性聚氨酯涂料性能仍然存在一定的局限性,耐水性不足是影响水性聚氨酯涂料在实践中应用的主要因素之一。除此以外,在工程施工期间,有关水性聚氨酯涂料的应用也存在一定的问题,如对于双组分水性聚氨酯涂料而言,掺入施工原料中后干燥速度相对比较缓慢,需要较长时间进行维护。在水性聚氨酯涂料与水反应的过程当中所产生的二氧化碳气泡可能大量残留于涂膜内,影响其性能。并且,高昂的成本也成为了影响水性聚氨酯涂料工业化应用的主要因素之一。更为关键的是,在水性聚氨酯涂料中,所添加的大量水性涂料可能对工程建筑中的铁质基材产生影响,导致闪蚀问题的产生,甚至影响表面涂料的湿润性与外观性能。针对上述问题,为促进水性聚氨酯涂料的进一步发展,后续应当将复合型改性水分散聚氨酯涂料作为发展方向与研究重点,尝试将一些功能较为特殊的分子结构,如含硅聚合物链、含氟聚合物链条引入聚氨酯链中,以改善涂膜综合性能,发挥其在耐高温、耐水以及耐候性方面的优势。也可将低VOC以及高性能双组分水性聚氨酯涂料作为研究开发的重点,在降低聚氨酯涂料成本的同时,提高使用效率。 [5]
(2)改性聚氨酯涂料
对于较为单一的聚氨酯涂料而言,在工业化生产应用过程当中,其外形、光泽度、耐水性以及硬度还存在一定的局限性,因此可以尝试通过研发改性聚氨酯涂料的方式,以提高其性能水平。当前技术水平下,聚氨酯材料可以适用的改性方式包括两种类型:种是通过化学方法干预的方式,使聚氨酯涂料能够具备两种或两种以上的特性; 第二种则是通过物理方法干预的方式,将特性互补的两种或两种以上树脂材料进行混合,使聚氨酯涂料能够具备多样化的性能。其中,对于有机硅材料而言,该材料具有无腐蚀、无毒性、耐燃性、耐臭氧性、耐气候老化性、电绝缘性等一系列特点与优势,在聚氨酯涂料改性加工中有着非常好的应用价值。Bayer公司率先进行了聚氨酯粉末涂料的基础研究和开发,成功研制了封闭的异氰酸酯交联体系,常用的是己内酰胺封闭的IPDI固化体系,其固化温度在170 ℃以上,这种高温固化有利于涂膜的高度流平,是无挥发性副产物放出的品种。既往报道中也指出,尝试将有机硅材料与聚氨酯涂料相结合,应用适当方法进行改性加工,能够明显克服聚氨酯材料存在的性能缺陷,对扩大聚氨酯材料应用领域而言有非常确切的价值。同时,聚硅氧烷的化学结构较为特殊,表现出良好的稳定性、生物相容性、电绝缘性以及耐高低温性。自20世纪40年代开始被广泛应用于工业化生产实践中,在改性聚氨酯材料研发过程当中,可以尝试以聚硅氧烷为软段,合成聚硅氧烷-聚氨酯嵌段共聚物,以突出聚氨酯以及聚硅氧烷两者的优势,彰显该改性聚氨酯涂料在表面富集性、介电性以及生物相容性方面的突出优势,有非常大的应用空间与发展潜力。 [5]
(3)环保型聚氨酯涂料
受到环境保护要求以及整个涂料行业可持续性发展要求的影响,业内有关人员必须积极探索并研发具有环保效益的聚氨酯涂料产品,如光固化聚氨酯涂料、高固含量低黏度聚氨酯材料、以及粉末聚氨酯材料等。以粉末剂方式所呈现的聚氨酯涂料能够具备良好的物理机械性能以及耐化学品性能,同时还表现出了良好的外形美观性。水性聚氨酯分散树脂材料与其他结构的聚合物材料相比存在大量优势,且与环保要求相契合,可在水中分散,无有利的异氰酸酯,无毒性,对底材的附着力良好。水性双组分聚氨酯涂料是由含-OH基的水性多元醇和含-NCO基的低黏度多异氰酸酯固化剂组成,其涂膜性能主要由羟基树脂的组成和结构决定。 [5]
单组分水性聚氨酯涂料是以水性聚氨酯树脂为基料,并以水为分散介质的一类涂料。通过交联改性的水性聚氨酯涂料具有良好的储存稳定性、涂膜力学性能、耐水性、耐溶剂性及耐老化性能,而且与传统的溶剂型聚氨酯涂料的性能相近,应当作为环保型聚氨酯涂料非常重要的发展方向之一。而从未来发展趋势上来看,聚氨酯粉末涂料已成为当前整个涂料领域中为主流的发展方向之一,在各类粉末涂料乃至聚氨酯涂料中所占据的比例不断提高。如对于汽车涂料加工市场而言,在涂料产品开发过程当中,应当以聚氨酯粉末涂料为良好选择与发展方向,同时通过技术创新研发的方式,研发对低温环境有良好适应性,同时无挥发性副产物产生的新一代聚氨酯粉末涂料,该新型粉末涂料在性能上与双组分溶剂型聚氨酯涂料有良好的相似性,可以适用于新一代汽车生产线涂料制造与加工领域,在保障涂料性能的同时,体现出了良好的环保效益,具有非常可观的综合效益。
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硬质聚氨酯泡沫塑料,简称聚氨酯硬泡,它在聚氨酯制品中的用量仅次于聚氨酯软泡。
聚氨酯硬泡多为闭孔结构,具有绝热效果好、重量轻、比强度大、施工方便等优良特性,同时还具有隔音、防震、电绝缘、耐热、耐寒、耐溶剂等特点,广泛用于冰箱、冰柜的箱体绝热层、冷库、冷藏车等绝热材料,建筑物、储罐及管道保温材料,少量用于非绝热场合,如仿木材、包装材料等。一般而言,较低密度的聚氨酯硬泡主要用作隔热(保温)材料,较高密度的聚氨酯硬泡可用作结构材料(仿木材)。
分类
在各类聚氨酯制品中,聚氨酯泡沫塑料是重要的一部分,它的主要特征是具有多孔性,因而相对密度小,比强度高。根据所用原料不同和配方变化,可制成软质、半硬质和硬质聚氨酯泡沫塑料等几种;若按所用多元醇品种分类可分为聚酯型、聚醚型和蓖麻油型聚氨酯泡沫塑料等;若按其发泡方法分类有块状、模塑和喷涂聚氨酯泡沫塑料等类型。
聚氨酯硬泡一般为室温发泡,成型工艺比较简单。按施工机械化程度可分为手工发泡及机械发泡;按发泡时的压力可分为高压发泡及低压发泡;按成型方式可分为浇注发泡及喷涂发泡。
应用
1、食品等行业冷冻冷藏设备:如冰箱、冰柜、冷库、冷藏车等,聚氨酯硬泡是冷冻冷藏设备的理想的绝热材料。 [1]
2、工业设备保温:如储罐、管道等。
3、建筑材料:在欧美发达国家,建筑用聚氨酯硬泡占硬泡总消耗量的一半左右,是冰箱、冰柜等硬泡用量的一倍以上;在中国,硬泡在建筑业的应用还不像西方发达国家那样普遍,所以发展的潜力非常大。
4、交通运输业:如汽车顶篷、内饰件等。
5、仿木材:高密度(密度300~700kg/m3)聚氨酯硬泡或玻璃纤维增强硬泡是结构泡沫塑料,又称仿木材,具有强度高、韧性好、结皮致密坚韧、成型工艺简单、生产效率高等特点,强度可比木材高,密度可比木材低,可替代木材用作各类高档制品。
6、灌封材料,等等。
原料及添加剂
异氰酸酯
异氰酸酯和多元醇是聚氨酯发泡体系的两个主要组成部分。我国有机异氰酸酯工业从二十世纪五十年代初开始至今,依靠自己的技术力量开发了甲苯二异氰酸酯 (TDI )、多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)。自八十年代起,我国开始形成了以引进技术生产甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)为主,三苯基甲烷三异氰酸酯( TTI )辅以自主开发的技术生产六亚甲基二异氰酸酯(HDI),等小吨位品种异氰酸酯的生产格局。 [2]
二十世纪八十年代之后,原轻工部下属的烟台合成革厂引进2万吨级MDI/PAPI联产装置。九十年代中期,以烟台合成革厂为基础成立的烟台万华聚氨酯有限公司,依靠自己的力量,经过几次技术改革,不仅生产能力迅速提高,而且产品质量也有了较大幅度改进。目一前万华公司已在浙江宁波建设一套16万吨/年的MDI生产装置,具有竞争能力。我国TDI装置原本引进4套,总计能力7万吨/年,其中只有甘肃银光化工公司和沧州大化集团装置开工正常,TDI国内缺口很大。由于中国及东南亚地区聚氨酯原料市场潜力巨大,国际跨国公司己竞相来华建厂,如Huntsman公司、BASF公司、Bayer公司都在上海建设了MDI和TDI生产厂。在可预见的将来,国内有机异聚氨酯的供需状况将会改观。
多元醇
聚氨酯用多元醇主要有聚醚多元醇和聚酯多元醇,其中前者产量较大。近年来国产聚醚的产量和品种都有很大改善,从只能生产2官能团、相对分子质量500的聚醚,发展到能生产8官能团、相对分子质量6000以上的5大系列、上百个牌号的聚醚,并开发了耐高温聚醚、阻燃聚醚、芳香族聚醚、高固含量苯乙烯、丙烯睛接枝聚合物多元醇等许多聚醚新品种。随着引进装置的相继投产和对产品质量的不断改进,我国聚醚多元醇生产能力成倍增,产品质量达到、有的己经超过国外同类产品的水平。双金属氰化物络合催化体系合成的低不饱和度聚醚多元醇已获得自主。至2001年,国内大型聚醚厂的环氧丙烷(PO)及聚醚多元醇(PPG)的生产能力己分别达到42.5万吨和43万吨水平。
发泡剂
化学发泡剂的发泡原理是根据异氰酸酯分子结构中的异氰酸根基团可以和发泡剂分子上的轻基、氨基等多种基团发生反应,产生的小分子气他(如CO2)被封存于固化后的体系中,就形成了泡孔。化学发泡剂中普通的就是水,因其污染小、成本低、工艺简便、发泡效果好而得到了广泛应用。
物理发泡剂主要是一些低沸点的小分子,常温下一般是液体,其发泡原理是依靠与多元醇反应时放出的热量使发泡剂温度升至沸点以上,形成气体,产生泡孔。其中氟里昂发泡剂是硬质聚氨酯泡沫塑料理想的发泡剂。
泡沫稳定剂
泡沫稳定剂对于聚氨酯泡沫材料中泡孔的形成、稳定、孔径大小的调节都起到至关重要的作用,其中应用广的是有机硅泡沫稳定剂,主要由低含氢聚硅氧烷和端烯丙基聚醚在铂催化剂作用下合成制得。
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聚氨酯(PU)早是在20世纪30年代,由德国科学家研发而成,德国科学家将液态的异氰酸酯和液态聚醚或二醇聚酯缩聚生成一种新型材料,该材料的物理性能参数与当时的聚烯烃材料并不相同,科学家将其命名为聚氨酯。随着第二次世界大战结束,美国化工制造业蓬勃发展,并在20世纪50年代合成了聚氨酯软质泡沫塑料,这是当时化工行业具有里程碑意义的重要研究,为日后聚氨酯行业发展提供了坚实的技术基础。
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聚氨酯全名为聚氨基甲酸酯。一种高分子化合物。1937年由O.拜耳等制出此物。聚氨酯有聚酯型和聚醚型二大类。他们可制成聚氨酯塑料(以泡沫塑料为主)、聚氨酯纤维(中国称为氨纶)、聚氨酯橡胶及弹性体。 [1]
软质聚氨酯(PU)主要是具有热塑性的线性结构,它比PVC发泡材料有更好的稳定性、耐化学性、回弹性和力学性能,具有更小的压缩变型性。隔热、隔音、抗震、防毒性能良好。因此用作包装、隔音、过滤材料。 [2] 硬质PU塑料质轻、隔音、绝热性能优越、耐化学药品,电性能好,易加工,吸水率低。它主要用于建筑、汽车、航空工业、保温隔热的结构材料。 [2] 聚氨酯弹性体性能介于塑料和橡胶之间,耐油,耐磨,耐低温,耐老化,硬度高,有弹性。主要用于制鞋工业和医疗业。聚氨酯还可以制作粘合剂、涂料、合成革等。
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