孙汉军，陈酒姜，孟庆莉，吕晓峰
（海洋化工研究院有限公司，海洋涂料国家重点实验室，山东 青岛 266071）
摘要：选择了芳香族和脂肪族两种喷涂聚脲配套底漆,在冬季夏季两种典型天气及标准实验室环境下进行了系列喷涂试验.通过试验对底漆附着力进行分析,对比不同温度及相对湿度和施工时间间隔条件下聚脲涂层附着力的变化规律,为施工人员实际施工提供技术支持.
关键词：附着性能 潮气固化底漆 喷涂聚脲
0 引言
无溶剂喷涂聚脲技术与传统的环保型涂装技术相比，具有无溶剂、固化速度快、物化性能优异、耐老化、对温湿度不敏感等优点[1-2]。但是由于喷涂聚脲弹性体材料凝胶时间短、固化速度快、表面张力大，导致材料在底材表面润湿能力差、附着力低，很难满足实际工程需要，因此在聚脲施工中往往使用配套底漆来提高聚脲涂层材料的附着力。
底漆作为施工底材与聚脲涂层之间的黏合剂具有十分重要的作用，其不仅能够封闭底材表面，避免出现鼓包、脱落现象，同时起到搭接过渡作用，提高聚脲涂层与底材粘接强度，提高层间附着力。随着现场施工环境的变化，主要是温度、相对湿度的变化，会在很大程度上影响底漆的施工质量，进而影响整个工程质量。
为了更好地掌握底漆施工质量与温度、相对湿度的关系，本文选取冬季夏季两种典型天气，对不同时间间隔下底漆与聚脲涂层的附着力进行了对比，通过附着力测试，获得芳香族底漆和脂肪族底漆在不同环境条件下固化时间与附着力的变化规律，为实际工程应用提供参考依据。
1 试验部分
1.1 主要原材料
试验用主要原材料见表1。
1.2 试验及检测设备
试验及检测设备见表2。
1.3 工艺简述
1.3.1 潮气固化型底漆的制备
按照试验设定的比例将聚四氢呋喃醚多元醇PTMG1000和聚醚二元醇TDiol-1000加入到反应瓶中，在115 ℃、-0.1 MPa条件下真空脱水2 h，降温至60 ℃，在氮气保护条件下加入二异氰酸酯（液化MDI或氢化MDI），保温30 min，待温度稳定后升温至85 ℃，保温3 h，然后降温至40 ℃，加入二月桂酸二丁基锡和醋酸丁酯，搅拌均匀后出料。底漆在密闭容器中充氮气保存，放置7 d后测定—NCO含量，控制—NCO含量在5.5%左右。
1.3.2 聚脲组合料的制备及喷涂
1）聚脲A组分的制备。按照试验设定的比例将液化MDI和MDI-50加入到反应瓶中，60 ℃下保温30 min，待异氰酸酯透明后加入聚四氢呋喃醚多元醇PTMG1000和聚醚二元醇TDiol-1000，待温度稳定后升温至85 ℃，保温3 h，出料。预聚物在密闭容器中充氮气保存，放置7 d后测定—NCO含量，控制—NCO含量在15%左右。
２）聚脲B组分的制备。按照A组分预聚物的—NCO含量，设定B组分配方，配方设定时异氰酸酯指数设定在1.05 ~ 1.10之间。按照B组分配方，将端氨基聚醚D-2000、T-5000、扩链剂二甲硫基甲苯二胺E300、色浆、抗氧剂、紫外线稳定剂等加入到调漆罐中，使用高速搅拌机分散均匀后，研磨至50 μm以下，过滤出料，充氮气密封保存。
3）聚脲喷涂设备及工艺参数。试验喷涂用的聚脲喷涂设备是美国GRACO公司生产的H-XP3主机和GX7-DI喷枪。喷涂时的主机参数设定为：液压压力13.8 ~ 17.2 MPa，主加热温度65 ℃，A组分温度70 ℃，B组分温度65 ℃，A组分与B组分的混合体积比为1 ∶ 1。
1.3.3 附着力测试用样板的制作工艺
1）将准备好的玻璃钢样板使用120目砂纸打磨，要求打磨均匀，无遗漏；2）用抹布蘸溶剂（醋酸丁酯、二甲苯等）将打磨好的样板擦洗干净，晾干；3）按照试验方案，分不同时间段在样板表面均匀刷涂或喷涂一道底漆；4）在样板表面喷涂一道聚脲弹性体材料，厚度控制在（1.5±0.2） mm；5）聚脲弹性体涂层喷涂完毕后，样板在标准实验室环境（温度（23±2） ℃，相对湿度（50±5）%）下养护7 d，然后进行附着力测试。
2 结果与讨论
选取了标准实验室（温度为23 ℃，相对湿度为50%）、冬季（温度为0 ℃，相对湿度为30%）和夏季（温度为30 ℃，相对湿度为85%）3种典型环境，考察了底漆与聚脲涂层施工时间间隔（底漆固化时间）对聚脲涂层附着力的影响，同时对不同体系底漆附着力的差异进行了对比。
2.1 标准实验室环境下附着力试验
表3列出的是标准实验室环境下不同施工时间间隔底漆与聚脲涂层的附着力。
通过表３可以看出：
1）脂肪族底漆具有更加宽广的间隔时间适应范
围，附着力大于6 MPa的时间从施工后2 h到施工后16 h，时间跨度可以达到14 h；芳香族底漆附着力大于6 MPa的时间跨度相对较短，仅有10 h。这可能是底漆自身反应活性不同导致的。芳香族底漆比脂肪族底漆具有更高的反应活性，底漆施工后，芳香族底漆与空气中的水蒸气反应速度快，因此芳香族底漆最佳附着力出现时间早，附着力满足工程需要时间间隔跨度相对较小。
2）芳香族底漆最佳附着力出现时间为底漆施工后4 h，为9.84 MPa；脂肪族底漆最佳附着力出现时间为底漆施工后6 h，为8.25 MPa。这可能是由于底漆分子结构不同导致的。芳香族底漆分子结构中含有苯环， 使其分子结构硬段内聚强度增大， 材料强度比脂肪族底漆大，从而导致聚脲涂层与芳香族底漆的最佳附着力高于聚脲涂层与脂肪族底漆的最佳附着力。
2.2 冬季环境下附着力试验
表4列出的是冬季环境下不同施工时间间隔底漆与聚脲涂层的附着力。
通过表４可以看出：
1）脂肪族底漆具有更加宽广的间隔时间适应范
围，附着力大于6 MPa的时间跨度可达16 h，芳香族底漆附着力大于6 MPa的时间跨度为12 h。产生差异的原因与2.1相似，可能是由于底漆自身反应活性不同导致的。
2）芳香族底漆最佳附着力出现时间为底漆施工
后8 h，为9.63 MPa；脂肪族底漆最佳附着力出现时间为底漆施工后10 h，为8.12 MPa。产生差异的原因与2.1相似，可能是由于底漆分子结构不同导致的。
2.3 夏季环境下附着力试验
表5列出的是夏季环境下不同施工时间间隔底漆与聚脲涂层的附着力。
通过表５可以看出：
1）脂肪族底漆具有更加宽广的间隔时间适应范
围，附着力大于6 MPa的时间跨度为12 h，芳香族底漆附着力大于6 MPa的时间跨度为6 h。产生差异的原因与2.1相似，可能是由于底漆自身反应活性不同导致的。
2）芳香族底漆最佳附着力出现时间为底漆施工
后2 h，为9.68 MPa。脂肪族底漆最佳附着力出现时间为底漆施工后4 h，为8.37 MPa。产生差异的原因与2.1相似，可能是由于底漆分子结构不同导致的。
3 结语
底漆试验汇总数据见表6。
通过表6数据可以看出：
1）同体系底漆在不同环境条件下的最佳施工时间间隔明显不同。冬季底漆拥有更长的最佳施工时间，夏季最佳施工时间明显缩短。
2）同样环境条件下，脂肪族底漆具有更长的最佳施工时间。
3）两种底漆在最佳间隔时间内施工，芳香族底漆的最佳附着力高于脂肪族底漆，但是整体附着力相差不大。
实际施工过程中，施工人员需要根据施工现场温度湿度等天气情况、工程周期、施工人员数量、施工进度要求等选择底漆种类，并合理安排施工时间，以达到最佳施工效果。
（详情见《现代涂料与涂装》2019-12）
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