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聚氨酯树脂在钢桶内外涂料中的应用
徐国兴
聚氨酯,其化学全称为聚氨基甲酸酯,英文名：polyurethane,所以缩写称为PU树脂。聚氨酯树脂是由二 元或多元多异氰酸酯和二元或多元羟基化合物如聚醚多元醇、聚酯多元醇或小分子多元醇、多元胺或水等扩链剂或交联剂等原料制成的聚合物；是分子结构中含有 –NHCOO–单元的高分子化合物，该单元由异氰酸基和羟基反应而成，反应式如下：
–N=C=O + HOˉ → –NH-COOˉ
通过改变原料种类及组成，可以大幅度地改变产品形态及其性能，得到从柔软到坚硬 的最终产品，一般为聚酯型和聚醚型两类。可用于制造软质、半硬质及硬质泡沫塑料、弹性体、油漆涂料、胶粘剂、密封胶、合成革涂层树脂、弹性纤维等，广泛应 用于汽车制造、冰箱制造、金属涂料、交通运输、土木建筑、鞋类、合成革、织物、机电、石油化工、矿山机械、航空、医疗、农业等许多领域。
1937年德国Otto Bayer教授首先发现多异氰酸酯与多元醇化合物进行加聚反应可制得聚氨酯，并以此为基础进入工业化应用，英美等国1945～1947年从德国获得聚氨酯 树脂的制造技术于1950年相继开始工业化。日本1955年从德国Bayer公司及美国DuPont公司引进聚氨酯工业化生产技术。20世纪50年代末我 国聚氨酯工业开始起步，近lO多年发展较快。
经过60多年的发展，聚氨酯已成为一种重要的合成树脂品种。近年来亚太地区成为 世界聚氨酯工业发展最快的地区，而中国又是最具发展潜力的国家。总的来说，由于近十几年国民经济的高速发展，中国聚氨酯工业，包括从基本原料到制品和机械 设备，已具有相当的规模。2005年中国聚氨酯产量达到约300万吨，产值约600亿元。
目前，已有众多中外企业涉足聚氨酯行业，如烟台万华、上海华谊、上海高桥石化、 上海氯碱化工、北方化学、上海联景集团等均占有自己的一席之地，而国外聚氨酯企业包括拜耳、巴斯夫、亨斯迈、陶氏化学、GE、科举亚、德固赛等知名公司也 有一定的市场，中国市场的诱惑力更吸引了马来西亚、印度、日本、韩国等国的客户和厂商。
未来中国聚氨酯工业的发展将主要受五大方面的拉动，即人口总量、汽车工业、建筑节能、油漆涂料、环保要求的提高以及休闲娱乐业。“十一五”期间中国PU产品消费量，保持了15%的年平均增长率，是全球最大PU产品制造和消费中心。
目前聚氨酯树脂应用广泛。
如泡沫塑料，包括软泡沫塑料（主要用于家具及交通工具各种垫材、隔音材料等）、硬泡沫塑料（主要用于家用电器隔热层、屋墙面保温防水喷涂泡沫、管道保温材料、建筑板材、冷藏车及冷库隔热材等）、半硬泡沫塑料（用于汽车仪表板、方向盘等）。
又如聚氨酯弹性体，它可在较宽的硬度范围具有较高的弹性及强度、优异的耐磨性、 耐油性、耐疲劳性及抗震动性，具有“耐磨橡胶”之称。聚氨酯弹性体在聚氨酯产品中产量虽小，但聚氨酯弹性体具有优异的综合性能，已广泛用于冶金、石油、汽 车、选矿、水利、纺织、印刷、医疗、体育、粮食加工、建筑桥梁等工业部门。
再如聚氨酯皮革，聚氨酯簿膜等。
而聚氨酯涂料是目前较常见的一类涂料，按组分可以分为单组分聚氨酯涂料和双组分聚氨酯涂料。
单组分聚氨酯涂料是一种潮气固化的涂料，它不像双组分聚氨酯涂料需施工现场调 配，因此施工比较方便，但通常只能做清漆。当制造色漆时，由于颜料所含水分和生产过程中吸收和潮气均会与-nco反应而放出co2涨听。为了解决胀听问 题，采取溶剂脱除色浆中水分的方法，效果良好。这种潮气固化的聚氨酯涂料，被广泛用于金属、桥梁、高速公路的安全设施、港口码头上钢柱飞溅区、潮汐区。钢 桶行业使用的890涂料就是单组分聚氨酯涂料，它喷涂或刷涂都可，施工方便，不需要烘烤，作为钢桶内涂可防锈、防水、耐油脂、耐化学、耐腐蚀等。也可在钢 桶顶盖的油漆上再罩一层890涂料，这样罐装化学液体时可保证钢桶顶盖的油漆丝毫不受影响。
双组分聚氨酯涂料一般是由异氰酸酯预聚物（也叫低分子氨基甲酸酯聚合物）和含羟 基树脂两部分组成，通常称为固化剂组分和主剂组分。这一类涂料的品种很多，应用范围也很广，根据含羟基组分的不同可分为丙烯酸聚氨酯、醇酸聚氨酯、聚酯聚 氨酯、聚醚聚氨酯、环氧聚氨酯等品种。一般都具有良好的机械性能、较高的固体含量、各方面的性能都比较好。是目前很有发展前途的一类涂料品种。主要应用方 向有木器涂料、金属涂料、汽车修补涂料、防腐涂料、地坪涂料、电子涂料、特种涂料等。缺点是下雨天或者湿度高的环境施工容易造成涂层弊病。
钢桶行业大量应用于电镀锌钢桶外涂料以及开口桶内涂料的891专用系列涂料就是这种，当然还有常温快干的彩色钢桶外涂料也是。
891钢桶专用系列涂料是在综合环氧涂料、PVF涂料、纯酚醛涂料、聚氨酯涂 料、聚酯涂料、氨基醇酸涂料的防腐优势基础上,根据钢桶制造及使用特点,八九年一月到现在经过数十次改进研制而成的新型钢桶专用涂料。专利号是ZL 01 2 45930 . 5,这是国内钢桶专用涂料方面目前绝无仅有的专利产品。
891钢桶专用系列涂料是双组分的常温固化型涂料,它的成膜是通过涂料中两个组 分的加成交联反应实现的,反应可在常温下进行,也可在低温烘烤下进行。这种反应是直接的加成反应,反应过程没有副产物释放,收缩性很小。所以,使得涂料具 有优异的致密性,这种致密的网状结构涂膜具有优良的耐腐性能。
由于891涂料不烘烤也能固化,因此对于一些没有烘烤设备的制桶厂要上内涂钢桶尤为适合。对于己有烘烤设备的单位,也可节约能源,降低成本。
891钢桶专用系列涂料分为1型钢桶防腐内涂料、2型电镀锌钢桶防氧化光亮涂料、3型钢桶外涂层防腐涂料以及4型钢桶外用高光仿瓷彩色涂料四种。
891-1型钢桶防腐内涂料,具有广泛的适应性。它有透明的,也有各种彩色的, 其透明涂料具有优良的性价比和高 透明、高光泽；白色涂料具有白瓷砖样的视觉和触觉,所以己被广泛地应用于钢桶的内外涂装。尤其是国内大口钢桶的内涂已得到了大量地应用。当冷轧板制成的大 口钢桶内涂891-1透明涂料后,犹如涂上了一薄层晶莹剔透的水晶,钢桶内壁如同 不锈钢镜面板,即使在潮湿、腐蚀环境下放置数年也光亮如初；当普通钢桶内涂891-l白涂料后,内壁洁白如雪、平滑如瓷、光亮如镜,犹如内衬了一层整块的 白瓷砖。
仿PVF绿色的891-1型钢桶防腐内涂料更是因为其具有较好的防腐性能和相比低的多的成本,已被很多桶厂用于替代环氧涂料和PVF涂料。
如内涂绿色891涂料的200L钢桶已被吴江某桶厂代替PVF涂料用于出口美国产品的包装，每个钢桶的成本下降了10元左右。
891-1型钢桶专用内涂料还成功地应用于国家印钞专用油墨包装钢桶以及解放军总装备部的防化药剂桶的内涂。
891-2型电镀锌钢桶防氧化光亮涂料主要应用于电镀锌钢桶外表的的整体涂装。 由于电镀锌钢桶的锌层是锌离子在电流作用下吸附上去的,锌层结构不如热镀锌的原锌(白铁)钢桶那样紧密,也没有原锌钢桶那样表面具有较为致密的氧化膜和油 膜,所以外观以及防氧化、防腐性能较差,时间一长,外表就容易发毛、粉化和锈蚀。但在电镀锌钢桶的外表涂上很薄的一层透明891涂料后,不但电镀锌钢桶的 整体防氧化、防腐性能得到大大增强,而且它的外观也显得晶亮华丽,涂后干得又很快。由于只需涂很薄一层,所以单耗很低,有几个桶厂用一公斤的891涂料居 然可以涂到二十多个200升电镀锌钢桶。
891-3型钢桶防腐外涂料是覆盖于钢桶外涂的涂层上的。钢桶用户在灌装具有腐 蚀性质的化工产品时,免不了会溅落在钢桶表面,从而经常发生钢桶外表面的油漆被腐蚀从而发生起皱起壳和剥落的现象。但钢桶的外涂油漆罩上891-3透明涂 料后,不但用户灌装腐蚀性液体时溅落其上丝毫不会损坏涂层,而且钢桶外漆光亮美观无比。目前,不仅国内钢桶用户纷纷要求加涂此涂料,德国汉高公司表面活性 剂的包装钢桶外表也已涂上891-3型钢桶防腐外涂料。
891-4型钢桶外用高光仿瓷彩色涂料是在891-3型基础上加以改进的,所以除了具 有891-3型涂料的所有性能外,它与氨基烘漆相比具有免烘烤、附着力高、硬度大、防腐性 强,它的光泽和视觉甚至可与轿车漆相媲美。它是钢桶外用涂料的理想产品。
891涂料的应用场合还有很多,如有的企业将891涂料用作铁锅涂料；有的企业用作纸板桶的内外涂料(纸板桶内涂后可盛装液体产品)；有企业加入铝银浆后用于热镀锌桶的焊缝涂层等等。
891钢桶专用涂料使用时需将两个组分按1: 1的比例混合并充分搅匀,静置10分钟后（以使搅拌产生的气泡跑掉）才可使用。这种涂料涂于钢桶内表面后在充分接触氧气的情况下,在常温(25℃)时10 分钟表干,半小时即指干,温度越高固化越快,但当温度低于10℃时固化时间就大大延长了。所以很多桶厂在钢桶内涂891涂料后用一百多摄氏度烘烤10分钟 的条件使其固化,据说效果很好。没有烘烤设备的单位若闭口钢桶内涂 891涂料,最好根据气温情况隔几天后再封底盖,以便让其在充分接触氧的情况下完全固化。
愿聚氨酯树脂在钢桶内外涂料中的应用，让钢桶的涂装质量更上一层楼。 |
