由于技術(shù)的發(fā)展和嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)，水性涂料因其優(yōu)異的性能和環(huán)境友好性正逐漸應(yīng)用于汽車(chē)和軌道交通，逐步取代昔日的溶劑型涂料。但是，水性涂料在該領(lǐng)域的應(yīng)用還有很多問(wèn)題需要解決，如：各種助劑與樹(shù)脂/固化劑的組成性能關(guān)系、力學(xué)性能和耐水性的提高、涂層自修復(fù)性能的增強(qiáng)、抗涂鴉性和易清潔性的提升。
今天星期四由于技術(shù)的發(fā)展和嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)，水性涂料因其優(yōu)異的性能和環(huán)境友好性正逐漸應(yīng)用于汽車(chē)和軌道交通，逐步取代昔日的溶劑型涂料。但是，水性涂料在該領(lǐng)域的應(yīng)用還有很多問(wèn)題需要解決，如：各種助劑與樹(shù)脂/固化劑的組成性能關(guān)系、力學(xué)性能和耐水性的提高、涂層自修復(fù)性能的增強(qiáng)、抗涂鴉性和易清潔性的提升。
WB 2K-PUR
為獲得機(jī)械性能優(yōu)良、耐腐蝕性能優(yōu)良的水性雙組份聚氨酯（WB 2K-PUR），采用異福爾酮二異氰酸酯（IPDI）、二甲基丙酸（DMPA）以及不同配比的聚醚多元醇（PTMEG）和聚酯多元醇（P1012）。然后以水分散異氰酸酯（WDPI）為固化劑制備WB 2K-PUR涂料。適當(dāng)配比的聚酯和聚醚多元醇的力學(xué)性能和耐腐蝕性能均有顯著提高。隨著聚酯的加入，分子之間形成了更多的氫鍵，增加了涂層作為物理交聯(lián)點(diǎn)的致密性。但酯基對(duì)水分子有很強(qiáng)的親和力，過(guò)多的聚酯多元醇增加了涂層的親水性，降低了對(duì)腐蝕介質(zhì)的屏蔽作用。當(dāng)多元醇中P1012含量為40%（g/g）時(shí)，涂層具有較好的綜合性能。
改性聚氨酯
將低表面能聚硅氧烷和疏水性萜烯衍生物的結(jié)合，改性水性聚氨酯，使其性能得到改善。以3-巰基丙基甲基二甲氧基硅烷和八甲基環(huán)四硅氧烷為原料制備端羥基聚硅氧烷（PMMS）。作為生物質(zhì)資源莰烯的衍生物，在紫外光照射下，通過(guò)硫醇-烯點(diǎn)擊反應(yīng)將丙烯酸異冰片酯接枝到制備的聚硅氧烷側(cè)鏈上。以萜烯基聚硅氧烷（PMMS-I）為多元醇組分，對(duì)雙組分水性聚氨酯進(jìn)行改性。其中靜態(tài)水接觸角從70.7°增加到101.2°,吸水率由原來(lái)的16.0%至6.9%. 此外，由于萜烯環(huán)的獨(dú)特剛性，改性聚氨酯的拉伸強(qiáng)度從4.70兆帕至8.82兆帕。此外，熱重分析結(jié)果表明，改性聚氨酯的熱穩(wěn)定性得到了改善。
圖：許多涂料制造商已經(jīng)在汽車(chē)涂裝工藝中轉(zhuǎn)向水性涂料
合成WPU
以聚丁二醇（PTMG）、異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）、二羥甲基丙烯酸（DMPA）和聚醚胺（D230）為原料制備羥基類(lèi)水性聚氨酯（CWPU）。這項(xiàng)工作的重點(diǎn)是使用聚亞胺（PEI）作為交聯(lián)劑用于制備交聯(lián)CWPU（WPU）。WPU的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率可達(dá)到17.12MPa和512.25%。在30 °C下24h自愈處理后，WPUs的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率可達(dá)到3.26MPa和450.94%。這些合成的WPU不僅具有優(yōu)異的力學(xué)性能，而且還表現(xiàn)出優(yōu)異的自愈合性能。
polyol-g-PDMS
將封閉的多異氰酸酯和由水分散性多元醇主鏈和聚（二甲基硅氧烷）（PDMS）側(cè)鏈組成的接枝共聚物polyol-g-PDMS共分散在含有5%二丙二醇單甲醚的水，澆鑄在基底上蒸發(fā)溶劑，然后熱固化。由于類(lèi)液體PDMS與多元醇主鏈共價(jià)結(jié)合，因此無(wú)法進(jìn)行大相分離，而是在整個(gè)聚氨酯基體中形成直徑小于30nm的納米池。同時(shí)，由于PDMS的表面富集作用，涂層表面由類(lèi)固體變?yōu)轭?lèi)液體。在合成和評(píng)估的三個(gè)系列的polyol-g-PDMS樣品中，只有一個(gè)系列的polyol-g-PDMS產(chǎn)生了性能優(yōu)異的NP-GLIDE涂層。所有表面張力高于23 mN/m的試驗(yàn)液體都能輕易、干凈地滑下硬度為3H的優(yōu)化涂層。涂層形成過(guò)程的環(huán)境友好性以及所得涂層的優(yōu)異抗沾污性能表明它們具有良好的實(shí)際應(yīng)用潛力。
另外，通過(guò)在基材和涂鴉之間插入屏障以防止深度滲透和使用溫和的清潔劑輕松去除來(lái)輕松去除涂鴉的策略。在配方中，在HDT基聚異氰酸酯中加入IPDI三聚體可提高抗涂鴉性和性能，同時(shí)控制涂層表面或附近接枝到聚合物的有機(jī)硅/氟含量對(duì)抗涂鴉/易清潔性能的影響最大制定永久職能。通過(guò)DMA評(píng)估水性涂料的交聯(lián)密度，并通過(guò)XPS測(cè)試在成膜過(guò)程中向膜-空氣界面的遷移，導(dǎo)致涂層表面具有低表面能部分。
近年來(lái)，相關(guān)法律法規(guī)出臺(tái)，嚴(yán)格限制揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC/TVOC）和有害空氣污染物（HAPs）的排放，汽車(chē)涂料行業(yè)將逐步走上“水基”發(fā)展的道路。