什么是交联? 哪些方法可以产生不同的效果?

作者: 路博润高性能涂料团队 日期:06/27/2019
 

简单地说,交联是指聚合物链之间通过化学反应连接在一起。 想象一碗意大利面条。 每根面条都是独立的,可以从碗中抽出(如果面条没有从您的手指之间滑落的话)。 借助于交联,一根根“意大利面条”之间通过化学反应彼此粘合在一起,这样您就无法再抽出单根的面条。

 

 

交联可影响大多数应用的多种最终特性,包括:

 

  • 涂层耐化学性
  • 聚合物流动特性——抗粘着性和抗印痕性
  • 涂层韧性
  • 涂层弹性
  • 涂层耐磨性

 

交联为什么会影响这些特性呢? 其中有几个原因。 与通过交联连接在一起的聚合物(正如在意大利面条的比喻中,您无法再抽出单根面条,除非把整碗面条都拉出来)相比,未交联的聚合物链可以更自由地移动。 聚合物链交联或“结合在一起”以后,其性质将发生很大变化。 在拉伸或加热等应力下流动性会降低。 在溶剂中的溶胀性也比未结合的链更低,从而提高了耐化学性/耐溶剂性。 而且,它们用作涂料或粘合剂时也更坚固/更坚韧。

 

了解配方要求的重要性

了解加工、配制和应用要求非常重要,而且始终需要进行折衷与平衡。 例如,如果为了实现耐磨性而提高交联度,则可能丧失延展性或柔韧性。 您不能只追求一种特性而不顾其他特性。 涂料的成本目标是什么? 需要考虑VOC问题吗?配方中可以使用聚结剂吗? 还有其他哪些特性也很重要?

 

定义要实现的目标也很关键,例如,最终产品是用于室内还是室外? 产品会暴露在阳光下或是与水接触吗? 施涂一层还是两层? 是直接涂覆到基材(如木材)上,还是有底漆? 产品如何施涂——辊涂还是喷涂? 为什么需要很坚韧? 全面了解这些因素将有助于为应用制定最佳交联方法。

 

三种交联类型

 

自交联——1K与2K

交联可以设计为1K或2K方式。1K体系无需其他任何添加剂即可进行自交联。2K体系则需要在施工前加入添加剂,以使其交联。 例如,可以在施工之前在配方中添加异氰酸酯交联剂,以获得正确的反应类型。

 

尽管很多客户更青睐即开即用的1K涂料,但使用2K方式也不无理由,例如用于木地板涂料。 在木地板市场,承包商在施工时将添加剂加入地板涂料是一种惯例。

 

另一个例子是滤纸粘合剂应用,其中可能涉及多种过滤等级的滤纸,分别需要不同的交联度,以适合不同的应用用途。 聚合物可以批量购买,然后针对每种滤纸等级定制交联剂的添加水平。 这种方式更加方便和经济,因为可以仅使用一种基础聚合物,同时对交联度进行定制。

 

聚合物与基材反应

回到意大利面条的比喻,我们也可以使“意大利面”与基材发生反应,而不只是面条之间发生反应。 聚合物可以直接与纤维素交联(如果是纸张应用),或与纺织品应用中的棉纤维交联。 聚合物不一定只与其自身交联,而且还与基材交联。 基材与聚合物之间有时需要形成这种强共价化学键,以满足不同要求,如耐洗性(纺织品)、优异的机械性能、高抗拉强度或耐化学性。

 

预交联与后交联

聚合物可以在生产时部分交联,或者在施涂到基材上之后交联。 某些路博润丙烯酸乳液和PUD被设计为预交联形式。 但是,我们会优先考虑使聚合物在施涂到基材上之后完成大部分交联。 仍以滤纸为例,聚合物先被涂覆到纸上,然后再将纸粘合在一起。 很多情况下,只有在涂覆到纸上并完成大部分交联时,产品才会达到最佳性能。

 

如上所述,预先收集的信息越多,我们就越能够推荐具有适当交联的产品。 选择正确的交联方法需要平衡考虑多方面的因素,包括:

 

  • 使用条件(如产品如何施涂)
  • 基材(如纸、金属、塑料)
  • 性能要求(根据与客户进行讨论的结果)
  • 监管限制
  • 安全考虑
  • 成本目标
  • 共溶剂和成膜要求(尤其是在油漆和印刷应用中)

 

含甲醛或不含甲醛

某些交联形式会释放甲醛,这可能带来监管要求方面的重大挑战和健康安全问题。 路博润提供无甲醛体系选择,并可根据配方设计人员的需求进行量身定制。

 

值得强调的是,就诸多因素进行深入讨论对于提出最适合各种条件、基材、用途、法规要求等的交联产品建议至关重要。

 

请联系您的路博润客户经理,帮助解答您的其他交联问题或选择最合适的交联方法。

 

 

路博润高性能涂料团队

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