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谈聚氨酯三防涂料(三防漆)的性能及特点
来源: | 作者:技术中心 | 发布时间: 2024-01-28 | 713 次浏览 | 分享到:


 聚氨酯三防涂料发展概况


聚氨酯三防漆是以聚氨酯树脂为主要成膜物质的三防漆。全球范围内聚氨酯类型涂层材料的研制和开发始于20世纪50年代,最早是用干性油及其衍生物与甲苯二异氰酸酯反应制得的油改性聚氨酯涂料,此类技术一直沿用至今。我国于1958年开始发展聚氨酯涂层材料,目前已经占到我国涂料总产量的7%。


按照ASTM对聚氨酯涂层材料的分类,根据其组成和成膜机理将聚氨酯涂层材料分为五大类,分别为氨酯油型、湿固化型、封闭型、催化固化型、羟基固化型。目前聚氨酯三防漆的成膜机理主要为氨酯油型、湿固化型和羟基固化型。氨酯油型即为油改性聚氨酯,固化方式为油中双键与空气中氧气氧化聚合;湿固化型为聚氨酯端NCO与空气中湿气固化;羟基固化型一般为双组分产品,端NCO聚氨酯固化剂与含羟基化合物反应固化。

聚氨酯三防涂料化学结构与性能的关系


从聚氨酯涂层的化学结构上来说,聚氨酯涂层材料是由软段材料和硬段材料聚合而成的嵌段聚合物。软段材料一般由长链多元醇组成,硬段材料一般由多异氰酸酯和扩链剂组成。软段和硬段的种类和比例从微观上影响着聚氨酯分子基团的内聚能、氢键、结晶性、交联度、分子量、聚氨酯的形态结构等,从而影响材料的宏观力学性能、电气性能、环境耐抗性等。

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基团的内聚能


聚氨酯材料大多由软段材料如聚酯多元醇、聚醚多元醇等与硬段材料多异氰酸酯和扩链剂组成。软段材料和硬段材料中均含由大量的不同类型的基团,这些基团的内聚能大小直接影响聚氨酯涂层的机械强度、结晶度等。不同基团的内聚能不同,其中酯基的内聚能比醚基的内聚能高,脲基和氨基甲酸酯基的内聚能更高。因此聚酯型聚氨酯的强度高于聚醚型。

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氢           键


氢键是一种物理吸引力,虽然比原子间的键合力小得多,但大量氢键的存在,对聚氨酯涂层的性能也会产生重要的影响。氢键的物理交联作用可使聚氨酯涂层具有较高的强度、耐磨性。氢键越多,分子间作用力越强,材料的强度越高。氢键还具有可逆性,在较低温度,极性链段的紧密排列促使氢键形成,而在较高温度,链段吸收能量活动度变大,氢键消失。这也是涂层在较高温度下会变软的原因。

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结    晶    性


软段结构越规整、硬段极性越强的线型聚氨酯,结晶程度越高。结晶程度会影响聚氨酯的强度、耐溶剂性。聚氨酯涂层的强度、硬度和软化点随结晶程度的增加而增加,伸长率和在溶剂中的溶解性则降低。若在结晶性高的聚氨酯中引入少量侧链或侧基,则材料结晶性会下降。交联密度增加到一定程度,软段会失去结晶性,聚氨酯涂层可由坚硬的结晶态变为弹性较好的无定形态。

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交     联     度


聚氨酯分子内适度的交联可使聚氨酯涂层的硬度、软化温度和弹性模量增加,断裂伸长率、永久变形和在溶剂中的溶解性降低。与氢键引起的物理交联相比,化学交联具有较好的热稳定性。

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分     子     量


聚氨酯的分子量在一定程度内对力学性能有较大的影响。分子量越大,聚酯型聚氨酯涂层的拉伸强度、伸长率和硬度增加,而在溶剂中的溶解性则下降。而聚醚型聚氨酯的强度反而下降,伸长率却上升。对于交联度很高的聚氨酯涂层,分子量并非是影响其性能的主要因素。

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聚氨酯的形态结


聚氨酯分子链的形态结构对聚氨酯涂层性能的影响也很重要。聚氨酯的形态结构可用两相形态学来解释,即软硬段的相结构及微相分离程度。从微观形态结构看,聚氨酯中强极性和刚性的氨基甲酸酯基团由于内聚能大,分子间形成氢键,聚集在一起形成硬段微相区,室温下呈玻璃态次晶或微晶;极性较弱的聚醚或聚酯链段聚集在一起形成软段相区。软段和硬段有一定的混溶,但硬段相区和软段相区具有热力学不相容性质,会有微观相分离,且具有各自不同的玻璃化转变温度。软段相区主要影响材料的弹性和低温性能,硬段不溶于软段,而是分布于其中,形成不连续的微相结构,在软段中起到物理交联点的作用。硬段对材料的力学性能,特别是拉伸强度、硬度和耐撕裂强度具有重要影响。

 聚氨酯三防涂料特性


综合以上,聚氨酯涂层的分子结构通过合理的选择和设计、优化,可以使得聚氨酯三防漆具有优异的防护性能,如:

  • 涂层耐磨、附着力强、力学性能优异。
  • 防腐性能优异,耐油、耐酸、耐碱、盐等化学药品和工业废气。
  • 优良的电气性能。
  • 耐温度冲击性能等。

ITW 旗下 “特可锐 和 肯创力” 品牌的聚氨酯三防漆,便是整合聚氨酯涂层分子结构上的优势,对PCB线路板具有优异的防护效果,且工艺成熟,使用方便,是电子产品防护的不二选择。