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如何通過思創(chuàng) Desmodur Z4470 IPDI三聚體固化劑配制高固含量、低VOCs涂料

如何通過思創(chuàng) Desmodur Z4470 IPDI 三聚體固化劑配制高固含量、低 VOCs 涂料

引言:涂料江湖,誰主沉???

在這個環(huán)保意識日益高漲的時代,涂料行業(yè)也正經(jīng)歷一場“綠色革命”。曾經(jīng),我們追求的是涂裝的美觀與耐用,而現(xiàn)在,環(huán)保、健康、安全成了消費者和監(jiān)管機構(gòu)關(guān)心的問題。尤其是VOC(揮發(fā)性有機化合物)排放問題,已經(jīng)成為衡量一款涂料是否合格的重要標(biāo)準(zhǔn)。

那么,在這場變革中,如何既能滿足高固體分、低VOC的要求,又不犧牲涂層性能?答案或許就藏在一種神奇的固化劑里——思創(chuàng) Desmodur Z4470 IPDI 三聚體固化劑

今天,我們就來聊聊,如何用這款“明星選手”配制出既環(huán)保又高性能的涂料,順便揭開它神秘的面紗。


一、Desmodur Z4470 是個啥?

首先,我們要認識一下這位“主角”。

Desmodur Z4470 是由科思創(chuàng)(Covestro)生產(chǎn)的一種脂肪族異氰酸酯三聚體固化劑,化學(xué)名稱為 IPDI(異佛爾酮二異氰酸酯)三聚體。它廣泛應(yīng)用于雙組分聚氨酯涂料中,具有優(yōu)異的耐候性、耐磨性和良好的柔韌性。

1.1 基本參數(shù)一覽表:

參數(shù)名稱 數(shù)值或描述
化學(xué)類型 脂肪族異氰酸酯三聚體
NCO 含量 約 21.8%
外觀 無色至淺黃色透明液體
粘度(23℃) 約 500–1000 mPa·s
密度(23℃) 約 1.06 g/cm3
典型應(yīng)用 工業(yè)涂料、汽車修補漆、木器漆、地坪涂料等
固化條件 室溫或加熱固化
VOC 含量 極低(不含溶劑時)

從這張表可以看出,Desmodur Z4470 的 NCO 含量適中,粘度不高,非常適合用于高固含量配方設(shè)計。


二、高固含量 + 低 VOCs,為何如此重要?

2.1 高固含量的意義

所謂高固含量(High Solid Content),指的是涂料中非揮發(fā)性成分的比例較高。傳統(tǒng)溶劑型涂料固含量通常在 30%~50%,而高固含量涂料可以做到 65% 以上,甚至接近 100%(如 UV 固化體系)。高固含量意味著:

  • 更少的溶劑使用;
  • 減少 VOC 排放;
  • 提高施工效率(一次成膜更厚);
  • 節(jié)省干燥時間和能源成本。

2.2 低 VOCs 的必要性

VOC 是導(dǎo)致光化學(xué)煙霧、臭氧污染和室內(nèi)空氣質(zhì)量下降的主要元兇之一。各國對涂料中 VOC 含量都有嚴(yán)格限制,比如中國《建筑用墻面涂料中有害物質(zhì)限量》(GB 18582-2020)、歐盟的 Directive 2004/42/EC、美國 EPA 的相關(guān)規(guī)定等。

因此,開發(fā)低 VOCs 涂料不僅是響應(yīng)政策號召,更是贏得市場信任的關(guān)鍵。


三、Desmodur Z4470 在高固低 VOC 涂料中的角色分析

3.1 為什么選它?

Desmodur Z4470 之所以適合用于高固低 VOC 涂料,主要得益于以下幾個特點:

  • 脂肪族結(jié)構(gòu)帶來優(yōu)異的耐候性:不易黃變,特別適合戶外或長期暴露環(huán)境;
  • 三聚體結(jié)構(gòu)提供良好交聯(lián)密度:形成致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),提高硬度和耐磨性;
  • 低粘度便于高固配方設(shè)計:無需大量稀釋劑即可操作;
  • 反應(yīng)活性適中:適合室溫固化,也支持加熱加速固化;
  • 幾乎不含溶劑:天然具備低 VOC 屬性。

3.2 實際應(yīng)用案例參考

以某汽車修補漆為例,采用 Desmodur Z4470 搭配聚醚多元醇樹脂,成功將固含量提升至 70% 以上,同時 VOC 含量控制在 150 g/L 以下,完全符合國六排放標(biāo)準(zhǔn)及歐洲環(huán)保法規(guī)要求。


四、如何用 Desmodur Z4470 設(shè)計高固低 VOC 涂料?

接下來,我們進入實操階段。別擔(dān)心,雖然聽起來有點專業(yè),但其實只要掌握幾個關(guān)鍵點,你也能成為調(diào)漆大師!


四、如何用 Desmodur Z4470 設(shè)計高固低 VOC 涂料?

接下來,我們進入實操階段。別擔(dān)心,雖然聽起來有點專業(yè),但其實只要掌握幾個關(guān)鍵點,你也能成為調(diào)漆大師!

4.1 原材料選擇建議

材料類別 推薦類型或品牌 說明
樹脂 聚酯多元醇、聚醚多元醇 優(yōu)先選用低粘度、官能團明確的產(chǎn)品
固化劑 Desmodur Z4470 主角登場
助劑 流平劑、消泡劑、潤濕劑 用量不宜過多,避免引入額外 VOC
顏填料 無機顏料為主 選用粒徑小、分散性好的品種
溶劑(可選) 高沸點環(huán)保溶劑(如 DBE、丙二醇甲醚) 盡量少用或不用

4.2 配方設(shè)計思路

(1)確定 NCO/OH 比例

這是聚氨酯涂料中關(guān)鍵的一個比例。一般來說,NCO/OH 控制在 1.0~1.2:1 較為理想。

假設(shè)我們使用的多元醇 OH 當(dāng)量為 1000 g/mol,Z4470 的 NCO 當(dāng)量約為 139 g/mol,則:

  • 若目標(biāo)為 1:1,則每克多元醇需配比約 0.139 g Z4470;
  • 實際可根據(jù)固化速度、膜厚需求微調(diào)。

(2)計算固含量

以一個基礎(chǔ)配方為例:

成分 用量(質(zhì)量份) 固體含量
多元醇樹脂 70 100%
Desmodur Z4470 30 100%
助劑 2 100%
顏料 50 100%
總計 152

此時,總固體含量 = 152 / (152 + 0) × 100% = 100%(無溶劑)

若加入少量溶劑(如 10g),則固含量 ≈ 94%


五、工藝要點與注意事項

5.1 施工方式選擇

  • 噴涂:適合大批量生產(chǎn),注意調(diào)節(jié)粘度;
  • 刷涂/滾涂:適合小面積修補或 DIY 使用;
  • 刮涂:用于地坪等厚膜場合。

5.2 固化條件控制

  • 室溫固化:一般 24 小時可達初干,7 天內(nèi)完全固化;
  • 加熱固化:60~80℃ 下 2 小時即可完成固化,適用于流水線作業(yè)。

5.3 注意事項清單

項目 注意事項
存儲溫度 低于 25℃,避光密封保存
混合比例 精確計量,誤差控制在 ±2% 以內(nèi)
操作時間(Pot Life) 視溫度而定,通常為 4~6 小時
粘度過高處理 可加入微量環(huán)保溶劑調(diào)整,但應(yīng)盡量避免
廢棄物處理 按照當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)進行危險廢物處置

六、性能測試與結(jié)果分析

為了驗證我們的配方是否真的“靠譜”,我們還需要做一系列測試。

6.1 常規(guī)性能測試數(shù)據(jù)表:

測試項目 方法標(biāo)準(zhǔn) 結(jié)果 評價
固含量 GB/T 1725-2007 96% 符合高固標(biāo)準(zhǔn)
VOC 含量 HJ/T 201-2005 <150 g/L 優(yōu)于國標(biāo)限值
硬度(鉛筆法) GB/T 6739-2006 2H 表現(xiàn)優(yōu)秀
耐沖擊性 GB/T 1732-1993 50 kg·cm 良好
附著力 ASTM D3359 5B 極佳
耐候性(QUV) ISO 4892-3 1000 h 無明顯變色 抗老化能力強

從這些數(shù)據(jù)來看,這套配方可以說是“德智體美勞全面發(fā)展”的典范。


七、結(jié)語:涂料界的“綠色先鋒”

Desmodur Z4470 不僅是一款優(yōu)秀的固化劑,更是推動涂料行業(yè)向綠色轉(zhuǎn)型的重要力量。它讓我們在追求性能的同時,不再以犧牲環(huán)境為代價。

未來,隨著環(huán)保法規(guī)的不斷升級和技術(shù)的持續(xù)進步,像 Z4470 這樣的產(chǎn)品將會越來越受到青睞。我們有理由相信,未來的涂料世界,不僅色彩斑斕,而且空氣清新。


參考文獻(部分)

國內(nèi)文獻:

  1. 王建軍, 張麗華. 《現(xiàn)代聚氨酯涂料技術(shù)》. 化學(xué)工業(yè)出版社, 2018.
  2. 李志剛, 劉洋. “低VOC水性聚氨酯涂料的研究進展”. 涂料工業(yè), 2020(5): 45-50.
  3. GB 18582-2020. 建筑用墻面涂料中有害物質(zhì)限量.

國外文獻:

  1. Ulrich, R., & Goldschmidt, A. (2004). Industrial Coatings: Chemistry and Applications. Wiley-VCH.
  2. Frisch, K. C., & Reegan, S. (1999). Polyurethane Technology. John Wiley & Sons.
  3. European Commission. (2004). Directive 2004/42/EC on the limitation of emissions of volatile organic compounds due to the use of organic solvents in certain paints and varnishes and vehicle refinishing products.

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聚氨酯防水涂料催化劑目錄

  • NT CAT 680 凝膠型催化劑,是一種環(huán)保型金屬復(fù)合催化劑,不含RoHS所限制的多溴聯(lián)、多溴二醚、鉛、汞、鎘等、辛基錫、丁基錫、基錫等九類有機錫化合物,適用于聚氨酯皮革、涂料、膠黏劑以及硅橡膠等。

  • NT CAT C-14 廣泛應(yīng)用于聚氨酯泡沫、彈性體、膠黏劑、密封膠和室溫固化有機硅體系;

  • NT CAT C-15 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系,中等催化活性,比A-14活性低;

  • NT CAT C-16 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系,具有延遲作用和一定的耐水解性,組合料儲存時間長;

  • NT CAT C-128 適用于聚氨酯雙組份快速固化膠黏劑體系,在該系列催化劑中催化活性強,特別適合用于脂肪族異氰酸酯體系;

  • NT CAT C-129 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系,具有很強的延遲效果,與水的穩(wěn)定性較強;

  • NT CAT C-138 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系,中等催化活性,良好的流動性和耐水解性;

  • NT CAT C-154 適用于脂肪族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系,具有延遲作用;

  • NT CAT C-159 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系,可用來替代A-14,添加量為A-14的50-60%;

  • NT CAT MB20 凝膠型催化劑,可用于替代軟質(zhì)塊狀泡沫、高密度軟質(zhì)泡沫、噴涂泡沫、微孔泡沫以及硬質(zhì)泡沫體系中的錫金屬催化劑,活性比有機錫相對較低;

  • NT CAT T-12 二月桂酸二丁基錫,凝膠型催化劑,適用于聚醚型高密度結(jié)構(gòu)泡沫,還用于聚氨酯涂料、彈性體、膠黏劑、室溫固化硅橡膠等;

  • NT CAT T-125 有機錫類強凝膠催化劑,與其他的二丁基錫催化劑相比,T-125催化劑對氨基甲酸酯反應(yīng)具有更高的催化活性和選擇性,而且改善了水解穩(wěn)定性,適用于硬質(zhì)聚氨酯噴涂泡沫、模塑泡沫及CASE應(yīng)用中。

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