水性聚氨酯树脂(WPU)的使用方法因其具体应用领域(涂料、胶粘剂、油墨、涂层等)和产品配方(单组分、双组分、交联类型、固含量、粘度等)的不同而有所差异。但总体来说,其使用过程遵循一些通用的原则和步骤:
核心使用流程:
1. 基材准备 (Substrate Preparation):
● 清洁: 彻底清除基材表面的油污、灰尘、脱模剂、氧化物等污染物。常用方法包括溶剂擦拭、碱性清洗剂清洗、打磨、喷砂等。
● 干燥: 确保基材完全干燥。水分会影响WPU的附着力和性能。
● 提高附着力 (可选但重要): 对于难附着的基材(如PP, PE塑料、某些金属),可能需要进行处理,如火焰处理、电晕处理、等离子处理或涂覆专用底漆。
2. 树脂准备与调整 (Resin Preparation & Adjustment):
● 搅拌/过滤: 使用前必须充分搅拌均匀,避免沉淀。如有需要(尤其是高粘度或含填料产品),建议过滤以除去杂质和结皮。
● 粘度调整: 根据施工方式(刷涂、辊涂、喷涂、浸涂、刮涂等)和所需膜厚,可能需要用水(通常是去离子水)稀释树脂以达到合适的施工粘度。稀释比例需严格控制,过量加水会显著降低成膜性能和最终强度。务必参考产品说明书进行稀释。
● 添加剂加入 (可选): 根据需要加入助剂:
● 消泡剂: 消除搅拌和涂布过程中产生的气泡,避免涂膜缺陷。
● 润湿流平剂: 改善对基材的润湿性和涂膜的流平性,减少橘皮、缩孔。
● 增稠剂: 提高粘度,防止流挂,适用于立面施工。
● 交联剂 (对于双组分体系或可交联单组分):双组分体系需按指定比例准确混合主剂(WPU分散体)和固化剂(通常是异氰酸酯类)。混合后需在适用期 (Pot Life) 内用完(适用期指混合后粘度保持稳定、仍可良好施工的时间)。可交联单组分可能需要加入少量外交联剂(如氮丙啶、碳化二亚胺类)或在特定条件(高温、高湿)下激活交联。
● 其他: 如颜料、填料、阻燃剂、抗菌剂等。
● 温度调整: WPU对环境温度比较敏感。理想施工温度通常在15-30°C。树脂本身温度过低(<10°C)可能导致冻融稳定性问题或粘度异常升高;温度过高(>35°C)可能缩短适用期(双组分)或加速干燥导致流平不良。施工前可将树脂在适宜温度下回温。
3. 施工/涂布 (Application/Coating):
● 选择合适的施工工具和方法:刷子、滚筒、空气喷涂、无气喷涂、浸涂槽、刮刀(如皮革、纺织涂层)、复合机(胶粘剂)等。
● 控制湿膜厚度: 根据目标干膜厚度和固含量计算并控制湿膜厚度。WPU固含量通常低于溶剂型产品(30-50%常见),要达到相同干膜厚度,湿膜需要涂得更厚。
● 注意环境: 控制施工环境的温度和相对湿度。温度过低干燥慢;温度过高干燥过快影响流平。高湿度是WPU施工的一大挑战,水分蒸发慢可能导致干燥时间长、流挂、发白、失光,甚至影响成膜。理想湿度通常低于70%,必要时需除湿。良好通风有助于水分挥发。
4. 干燥/固化 (Drying/Curing):
● 物理干燥: 水分挥发是第一步。通常在室温下进行,可能需要较长时间(几十分钟到数小时,取决于膜厚、温湿度、通风)。可通过分段干燥加速:先在较低温度(如40-60°C)下强制干燥除去大部分水分,再升至所需固化温度。
● 化学固化 (对于反应型WPU):
● 双组分体系: 水分挥发后,主剂中的活性基团(-OH, -NH₂)与固化剂中的-NCO基团发生化学反应交联固化。通常需要升温(如60-100°C或更高,根据配方)来加速反应,达到最终性能。固化时间和温度需严格遵循产品说明。
● 可交联单组分: 在水分挥发后,体系中的外交联剂开始作用,或依靠环境湿度(湿气固化型),或需要在特定温度下触发交联反应。
● 关键点: 在完全固化(达到最终性能)之前,涂膜可能比较软、耐溶剂性差、耐水性未达最佳。足够的干燥/固化时间和正确的温度至关重要。
5. 后处理与检测 (Post-treatment & Inspection):
● 固化完成后,根据要求可能需要进行打磨、抛光等后处理。
● 检查涂膜外观(光泽、流平、有无缺陷)、膜厚、附着力、硬度、耐性等性能是否达标。
不同应用场景的关键注意事项:
● 涂料 (木器、金属、塑料、汽车):
● 强调基材处理(打磨、清洁)。
● 严格控制粘度(喷涂需低粘度,刷涂辊涂可稍高)。
● 多层涂装时注意层间间隔时间(表干后再涂下一道)。
● 双组分体系严格配比,注意适用期。
● 高温烘烤固化是常见方式。
● 胶粘剂 (复合、木工、鞋胶):
● 施胶量控制非常重要(太多易溢胶、干燥慢;太少粘接强度不足)。
● 开放时间 (Open Time):指施胶后到贴合前允许的时间,过长会导致初粘力下降。
● 贴合后需要加压(压力、时间根据要求)。
● 复合胶常需熟化 (Aging) 过程(如40-50°C保温数天)达到最终强度。
● 皮革/纺织涂层:
● 常用刮刀涂布,控制涂层厚度均匀。
● 可能需要多次涂布(底涂、面涂)。
● 烘道温度曲线(分段干燥)对性能(手感、牢度)影响极大。
● 压花、揉纹等后处理在干燥固化后进行。
● 油墨:
● 粘度、流变性、干燥速度是关键。
● 与颜料、助剂的相容性及分散稳定性很重要。
安全与储存:
● 安全: WPU虽比溶剂型产品安全环保(低VOC、不易燃),但仍需注意:
● 避免皮肤长期接触,操作时戴手套、防护眼镜。
● 某些助剂(如消泡剂、交联剂)可能有刺激性或毒性,需特别注意。
● 双组分固化剂(异氰酸酯)有毒性,需在通风良好处操作,严格防护。
● 施工场所保持良好通风。
● 储存:
● 通常要求5-35°C阴凉干燥处储存,避免冰冻(冰点以下会破乳失效)和高温(>40°C可能缩短保质期)。
● 避免阳光直射。
● 容器密封,防止水分过度蒸发或污染。
● 注意保质期(通常6-12个月),先进先出。
总结:
使用水性聚氨酯树脂的关键在于:
1. 彻底、正确的基材处理。
2. 严格按照产品说明书操作(配比、稀释、适用期、固化条件)。
3. 精细控制施工参数(粘度、膜厚、温湿度)。
4. 保证充分且正确的干燥/固化过程。
5. 注意安全和储存要求。
强烈建议: 在实际大规模应用前,根据目标基材和最终性能要求,进行小样测试和工艺参数优化。不同厂家的产品性能和使用方法可能存在差异,仔细阅读并遵循供应商提供的技术数据表(TDS)和安全数据表(SDS)至关重要。
(本文仅供参考,若有技术问题,可咨询在线工程师)