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            聚氨酯樹脂在鋼桶內外涂料中的應用

            上海徐工涂料有限公司 徐國興

            聚氨酯,其化學全稱為聚氨基甲酸酯,英文名:polyurethane,所以縮寫稱為PU樹脂。聚氨酯樹脂是由二元或多元多異氰酸酯和二元或多元羥基化合物如聚醚多元醇、聚酯多元醇或小分子多元醇、多元胺或水等擴鏈劑或交聯劑等原料制成的聚合物;是分子結構中含有–NHCOO–單元的高分子化合物,該單元由異氰酸基和羥基反應而成,反應式如下:

            –N=C=O + HOˉ → –NH-COOˉ

            通過改變原料種類及組成,可以大幅度地改變產品形態及其性能,得到從柔軟到堅硬的最終產品,一般為聚酯型和聚醚型兩類??捎糜谥圃燔涃|、半硬質及硬質泡沫塑料、彈性體、油漆涂料、膠粘劑、密封膠、合成革涂層樹脂、彈性纖維等,廣泛應用于汽車制造、冰箱制造、金屬涂料、交通運輸、土木建筑、鞋類、合成革、織物、機電、石油化工、礦山機械、航空、醫療、農業等許多領域。

            1937年德國Otto Bayer教授首先發現多異氰酸酯與多元醇化合物進行加聚反應可制得聚氨酯,并以此為基礎進入工業化應用,英美等國1945~1947年從德國獲得聚氨酯樹脂的制造技術于1950年相繼開始工業化。日本1955年從德國Bayer公司及美國DuPont公司引進聚氨酯工業化生產技術。20世紀50年代末我國聚氨酯工業開始起步,近lO多年發展較快。

            經過60多年的發展,聚氨酯已成為一種重要的合成樹脂品種。近年來亞太地區成為世界聚氨酯工業發展最快的地區,而中國又是最具發展潛力的國家??偟膩碚f,由于近十幾年國民經濟的高速發展,中國聚氨酯工業,包括從基本原料到制品和機械設備,已具有相當的規模。2005年中國聚氨酯產量達到約300萬噸,產值約600億元。

            目前,已有眾多中外企業涉足聚氨酯行業,如煙臺萬華、上海華誼、上海高橋石化、上海氯堿化工、北方化學、上海聯景集團等均占有自己的一席之地,而國外聚氨酯企業包括拜耳、巴斯夫、亨斯邁、陶氏化學、GE、科舉亞、德固賽等知名公司也有一定的市場,中國市場的誘惑力更吸引了馬來西亞、印度、日本、韓國等國的客戶和廠商。

            未來中國聚氨酯工業的發展將主要受五大方面的拉動,即人口總量、汽車工業、建筑節能、油漆涂料、環保要求的提高以及休閑娛樂業。“十一五”期間中國PU產品消費量,保持了15%的年平均增長率,是全球最大PU產品制造和消費中心。

            目前聚氨酯樹脂應用廣泛。

            如泡沫塑料,包括軟泡沫塑料(主要用于家具及交通工具各種墊材、隔音材料等)、硬泡沫塑料(主要用于家用電器隔熱層、屋墻面保溫防水噴涂泡沫、管道保溫材料、建筑板材、冷藏車及冷庫隔熱材等)、半硬泡沫塑料(用于汽車儀表板、方向盤等)。

            又如聚氨酯彈性體,它可在較寬的硬度范圍具有較高的彈性及強度、優異的耐磨性、耐油性、耐疲勞性及抗震動性,具有“耐磨橡膠”之稱。聚氨酯彈性體在聚氨酯產品中產量雖小,但聚氨酯彈性體具有優異的綜合性能,已廣泛用于冶金、石油、汽車、選礦、水利、紡織、印刷、醫療、體育、糧食加工、建筑橋梁等工業部門。

            再如聚氨酯皮革,聚氨酯簿膜等。

            而聚氨酯涂料是目前較常見的一類涂料,按組分可以分為單組分聚氨酯涂料和雙組分聚氨酯涂料。

            單組分聚氨酯涂料是一種潮氣固化的涂料,它不像雙組分聚氨酯涂料需施工現場調配,因此施工比較方便,但通常只能做清漆。當制造色漆時,由于顏料所含水分和生產過程中吸收和潮氣均會與-nco反應而放出co2漲聽。為了解決脹聽問題,采取溶劑脫除色漿中水分的方法,效果良好。這種潮氣固化的聚氨酯涂料,被廣泛用于金屬、橋梁、高速公路的安全設施、港口碼頭上鋼柱飛濺區、潮汐區。鋼桶行業使用的890涂料就是單組分聚氨酯涂料,它噴涂或刷涂都可,施工方便,不需要烘烤,作為鋼桶內涂可防銹、防水、耐油脂、耐化學、耐腐蝕等。也可在鋼桶頂蓋的油漆上再罩一層890涂料,這樣罐裝化學液體時可保證鋼桶頂蓋的油漆絲毫不受影響。

            雙組分聚氨酯涂料一般是由異氰酸酯預聚物(也叫低分子氨基甲酸酯聚合物)和含羥基樹脂兩部分組成,通常稱為固化劑組分和主劑組分。這一類涂料的品種很多,應用范圍也很廣,根據含羥基組分的不同可分為丙烯酸聚氨酯、醇酸聚氨酯、聚酯聚氨酯、聚醚聚氨酯、環氧聚氨酯等品種。一般都具有良好的機械性能、較高的固體含量、各方面的性能都比較好。是目前很有發展前途的一類涂料品種。主要應用方向有木器涂料、金屬涂料、汽車修補涂料、防腐涂料、地坪涂料、電子涂料、特種涂料等。缺點是下雨天或者濕度高的環境施工容易造成涂層弊病。

            鋼桶行業大量應用于電鍍鋅鋼桶外涂料以及開口桶內涂料的891專用系列涂料就是這種,當然還有常溫快干的彩色鋼桶外涂料也是。

            891鋼桶專用系列涂料是在綜合環氧涂料、PVF涂料、純酚醛涂料、聚氨酯涂料、聚酯涂料、氨基醇酸涂料的防腐優勢基礎上,根據鋼桶制造及使用特點,八九年一月到現在經過數十次改進研制而成的新型鋼桶專用涂料。專利號是ZL 01 2 45930 . 5,這是國內鋼桶專用涂料方面目前絕無僅有的專利產品。

            891鋼桶專用系列涂料是雙組分的常溫固化型涂料,它的成膜是通過涂料中兩個組分的加成交聯反應實現的,反應可在常溫下進行,也可在低溫烘烤下進行。這種反應是直接的加成反應,反應過程沒有副產物釋放,收縮性很小。所以,使得涂料具有優異的致密性,這種致密的網狀結構涂膜具有優良的耐腐性能。

            由于891涂料不烘烤也能固化,因此對于一些沒有烘烤設備的制桶廠要上內涂鋼桶尤為適合。對于己有烘烤設備的單位,也可節約能源,降低成本。

            891鋼桶專用系列涂料分為1型鋼桶防腐內涂料、2型電鍍鋅鋼桶防氧化光亮涂料、3型鋼桶外涂層防腐涂料以及4型鋼桶外用高光仿瓷彩色涂料四種。

            891-1型鋼桶防腐內涂料,具有廣泛的適應性。它有透明的,也有各種彩色的,其透明涂料具有優良的性價比和高 透明、高光澤;白色涂料具有白瓷磚樣的視覺和觸覺,所以己被廣泛地應用于鋼桶的內外涂裝。尤其是國內大口鋼桶的內涂已得到了大量地應用。當冷軋板制成的大口鋼桶內涂891-1透明涂料后,猶如涂上了一薄層晶瑩剔透的水晶,鋼桶內壁如同 不銹鋼鏡面板,即使在潮濕、腐蝕環境下放置數年也光亮如初;當普通鋼桶內涂891-l白涂料后,內壁潔白如雪、平滑如瓷、光亮如鏡,猶如內襯了一層整塊的白瓷磚。

            仿PVF綠色的891-1型鋼桶防腐內涂料更是因為其具有較好的防腐性能和相比低的多的成本,已被很多桶廠用于替代環氧涂料和PVF涂料。

            如內涂綠色891涂料的200L鋼桶已被吳江某桶廠代替PVF涂料用于出口美國產品的包裝,每個鋼桶的成本下降了10元左右。

            891-1型鋼桶專用內涂料還成功地應用于國家印鈔專用油墨包裝鋼桶以及解放軍總裝備部的防化藥劑桶的內涂。

            891-2型電鍍鋅鋼桶防氧化光亮涂料主要應用于電鍍鋅鋼桶外表的的整體涂裝。由于電鍍鋅鋼桶的鋅層是鋅離子在電流作用下吸附上去的,鋅層結構不如熱鍍鋅的原鋅(白鐵)鋼桶那樣緊密,也沒有原鋅鋼桶那樣表面具有較為致密的氧化膜和油膜,所以外觀以及防氧化、防腐性能較差,時間一長,外表就容易發毛、粉化和銹蝕。但在電鍍鋅鋼桶的外表涂上很薄的一層透明891涂料后,不但電鍍鋅鋼桶的整體防氧化、防腐性能得到大大增強,而且它的外觀也顯得晶亮華麗,涂后干得又很快。由于只需涂很薄一層,所以單耗很低,有幾個桶廠用一公斤的891涂料居然可以涂到二十多個200升電鍍鋅鋼桶。

            891-3型鋼桶防腐外涂料是覆蓋于鋼桶外涂的涂層上的。鋼桶用戶在灌裝具有腐蝕性質的化工產品時,免不了會濺落在鋼桶表面,從而經常發生鋼桶外表面的油漆被腐蝕從而發生起皺起殼和剝落的現象。但鋼桶的外涂油漆罩上891-3透明涂料后,不但用戶灌裝腐蝕性液體時濺落其上絲毫不會損壞涂層,而且鋼桶外漆光亮美觀無比。目前,不僅國內鋼桶用戶紛紛要求加涂此涂料,德國漢高公司表面活性劑的包裝鋼桶外表也已涂上891-3型鋼桶防腐外涂料。

            891-4型鋼桶外用高光仿瓷彩色涂料是在891-3型基礎上加以改進的,所以除了具 有891-3型涂料的所有性能外,它與氨基烘漆相比具有免烘烤、附著力高、硬度大、防腐性 強,它的光澤和視覺甚至可與轎車漆相媲美。它是鋼桶外用涂料的理想產品。

            891涂料的應用場合還有很多,如有的企業將891涂料用作鐵鍋涂料;有的企業用作紙板桶的內外涂料(紙板桶內涂后可盛裝液體產品);有企業加入鋁銀漿后用于熱鍍鋅桶的焊縫涂層等等。

            891鋼桶專用涂料使用時需將兩個組分按1: 1的比例混合并充分攪勻,靜置10分鐘后(以使攪拌產生的氣泡跑掉)才可使用。這種涂料涂于鋼桶內表面后在充分接觸氧氣的情況下,在常溫(25℃)時10分鐘表干,半小時即指干,溫度越高固化越快,但當溫度低于10℃時固化時間就大大延長了。所以很多桶廠在鋼桶內涂891涂料后用一百多攝氏度烘烤10分鐘的條件使其固化,據說效果很好。沒有烘烤設備的單位若閉口鋼桶內涂 891涂料,最好根據氣溫情況隔幾天后再封底蓋,以便讓其在充分接觸氧的情況下完全固化。

            愿聚氨酯樹脂在鋼桶內外涂料中的應用,讓鋼桶的涂裝質量更上一層樓。

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