В чём заключаются различия между полиуретановыми дисперсиями и традиционными материалами на основе растворителей?

Полиуретановые дисперсии В качестве дисперсионной среды используется вода. Благодаря методам эмульгирования или внутренней эмульсификации полиуретан стабильно суспендируется в воде в виде наночастиц. Это принципиально отличается от традиционных полиуретанов на основе растворителей, которые полностью полагаются на органические растворители для образования однородной системы. Это различие не только изменяет механизм пленкообразования и характеристики применения, но и напрямую влияет на выбросы летучих органических соединений, безопасность и соответствие нормативным требованиям, что делает полиуретановые дисперсии важным технологическим направлением для «зеленой» трансформации лакокрасочной и клеевой промышленности.

Различия в структуре системы и методе дисперсии.

В традиционных полиуретанах на основе растворителей в качестве непрерывной фазы используются органические растворители (такие как кетоны, сложные эфиры, ароматические углеводороды и т. д.), при этом смола полностью растворяется в растворителе, образуя однородную систему растворов.

В полиуретановых дисперсиях в качестве дисперсионной среды используется вода. Благодаря методам эмульгирования или внутренней эмульсификации полиуретан стабильно диспергируется в воде в виде наночастиц. По сути, это “коллоидная система микрочастиц полиуретана, взвешенных в воде”, а не настоящий раствор.

Полиуретановые дисперсии (ПУД), полученные методом внутренней эмульсификации, вводят гидрофильные группы в молекулярную структуру, что придает самому полиуретану способность к самодиспергированию. Это устраняет необходимость в больших количествах внешних эмульгаторов, способствуя достижению однородного размера частиц и формированию плотной пленки.

Фундаментальные различия в аспектах охраны окружающей среды и регулирования

Полиуретаны на основе растворителей имеют высокое содержание летучих органических соединений (ЛОС). В процессе формования и сушки происходит значительное испарение растворителя, что легко приводит к загрязнению воздуха и создает риски для здоровья на рабочем месте, поэтому в различных странах к ним применяются все более строгие нормы регулирования содержания ЛОС.

В полиуретановых дисперсиях в качестве основного испарителя используется вода, что значительно снижает содержание летучих органических соединений практически до нуля. Это помогает соответствовать экологическим нормам, стандартам «зеленого» строительства и целям устойчивого развития, что делает их особенно подходящими для применений, требующих низкого уровня запаха и выбросов.

С точки зрения безопасности производства, системы на основе растворителей, как правило, представляют собой опасность возгорания и взрыва, предъявляя более высокие требования к вентиляции, хранению и противопожарной защите. Системы PUD на водной основе, напротив, значительно снижают риски для безопасности, способствуя общему управлению безопасностью на заводе.

Различия в пленкообразующих и механических свойствах.

Традиционные полиуретановые покрытия на основе растворителей, благодаря быстрому испарению растворителя и полному растворению смолы, обычно обладают превосходной выравнивающей способностью, блеском и плотностью. Их общие характеристики, включая адгезию, химическую стойкость и износостойкость, уже давно считаются отраслевым эталоном.

Рано полиуретановая дисперсия на водной основе Системы на основе эмульгированных полиуретанов страдали от недостаточной пленкообразующей способности и относительно низкой водо- и растворяющей стойкости. Однако, благодаря структурному проектированию и оптимизации сшивания, полиуретановые дисперсии с внутренней эмульсией приблизились или даже превзошли системы на основе растворителей по твердости, износостойкости и химической стойкости.

Существенным преимуществом полиуретановых дисперсий является сочетание высокой молекулярной массы и низкой вязкости, что облегчает их нанесение и выравнивание в процессе работы. Формирование пленки может быть завершено при комнатной температуре, а сплошные покрытия могут быть получены без добавления дополнительных пленкообразующих добавок. Это делает их пригодными для различных областей применения, таких как покрытия для древесины, отделка кожи, защита пластика и металла.

Различия в процессах и сценариях подачи заявок.

Системы на основе растворителей используют испарение растворителя для сушки, что приводит к быстрому высыханию поверхности. Они подходят для сложных применений, требующих быстрого отверждения и высокого блеска, таких как промышленные покрытия, напольные покрытия и автомобильные лакокрасочные материалы. Однако они требуют хорошей вентиляции и оборудования для рекуперации растворителя.

Системы PUD в основном основаны на испарении воды, что приводит к несколько более медленному высыханию. Однако, за счет корректировки рецептуры и процессов сушки, можно достичь производственных циклов, аналогичных системам на основе растворителей. Кроме того, они более удобны в использовании — имеют меньший запах и меньше раздражают кожу, что делает их подходящими для применения внутри помещений и для продуктов, которые конечные потребители могут наносить непосредственно (например, покрытия для древесины на водной основе и отделочные материалы для кожи на водной основе).

В композитных материалах полиуретановые дисперсии часто используются в качестве высокоэффективных “адгезивных макромономеров”, сополимеризуясь или смешиваясь с такими системами, как акрилаты, чтобы компенсировать недостатки отдельных полиуретанов на водной основе в отношении атмосферостойкости и смачиваемости, в результате чего получается смешанная система с высокой атмосферостойкостью, высокой адгезией и хорошей удобоукладываемостью.

Полиуретановые дисперсии обладают значительными преимуществами по сравнению с системами на основе растворителей с точки зрения экологичности, безопасности и удобства применения. Благодаря структурному проектированию и оптимизации рецептуры, они приблизились к традиционным системам или даже превзошли их по ключевым свойствам, таким как твердость, износостойкость и химическая стойкость. В условиях целевых показателей по содержанию “двойного углерода” и строгих норм по содержанию летучих органических соединений, продвижение применения полиуретановых дисперсий на водной основе является не только технологическим прогрессом, но и неизбежным выбором для отрасли. Компания HeFei Conada занимается исследованиями, разработкой и продвижением полиуретановых и дисперсионных решений на водной основе, помогая компаниям-поставщикам ускорить переход к экологически чистым и устойчивым материальным системам, одновременно достигая высоких эксплуатационных характеристик покрытий.