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    水性聚氨酯树脂的主要几种合成方法
           水性聚氨酯树脂的合成一般是先将二异氰酸酯、低聚物二醇(或多元醇)和扩链剂预先反应,制备一定分子量的预聚体或高分子量聚氨酯树脂后,再采用相转移法将其溶解或乳化于水中。水性聚氨酯树脂的合成方法主要有以下几种。       一、由低聚物二醇(或多元醇)、二异氰酸酯及小分子扩链剂,制备端—NCO聚氨酯预聚体,或在有机溶剂中制备高分子量聚氨酯,在乳化剂及高剪切力作用下乳化。       二、由中低分子量的聚氧化乙烯二醇作为低聚物二元醇原料,与二异氰酸酯(及扩链剂)制备聚氨酯或预聚体,再分散于水中。       三、采用含羧基、磺酸基或叔氨基的扩链剂制备聚氨酯或其预聚体,中和后制成离子型聚氨酯并乳化。根据具体情况,中和可在乳化前或乳化同时进行,预聚体的乳化过程可用于胺扩链。       四、制备聚氨酯-脲-多胺(PUUA)。PUUA在稀酸水溶液中乳化,或将PUUA与环氧氯丙烷(ECH)的加成物在酸性水溶液中乳化,或PUUA和ECH的加成物与内酯或磺内酯反应,在碱性水溶液中乳化,阴离子型聚氨酯乳液。       五、使聚氨酯带有亲水的羟甲基。引入羟甲基的方法是利用聚氨酯的氨基与甲醛的反应,或含一NCO的聚氨酯的预聚体与过量三乙醇胺反应。       六、先制备含PEO等亲水扩链性链节或基团的端一NCO预聚体,再与亚硫酸氢钠醇水溶液反应并乳化,预聚体还可以与酮肟或已内酰胺等封闭剂反应,并乳化于水中,形成封闭聚氨酯乳液。       七、采用含羧基、磺酸钠或叔氨基团的低聚物多元醇制备聚氨酯预聚体并离子化,乳化于水。
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    木器涂装知识——木材中的主要成分及其对涂装的影响讨论
                  木材的主要成分有:纤维素,约占50%,这是木材的主体,是其性能的主要影响因素;半纤维素,约占10%-20%,为戊聚糖、己聚糖等多糖类物质,容易被木材腐朽菌分解;木质素,也称木素,约占20%~30%,为疏水性芳香族高分子化合物,在植物组织中具有增强细胞壁、黏合纤维的作用,为黄褐色无定形物,其组成与性质比较复杂,并具有极强的活性;副成分,约占5%~10% 。副成分又称抽提物,其含有灰分、油脂、树脂、精油、单宁、色素、含氮化合物等物质。       木材由于含有半纤维素、木质素和副成分等较低分子量的化合物,所以给木材带来了物理和化学性质的不稳定性。没有经过涂装、染色或其他处理的木材,在室外放置几个月,在紫外线的辐射,雨水的淋溶和水解,湿胀、干缩和微生物的腐蚀等作用下,造成木质素分解和分解物的流失,使木材的颜色由浅变深,使木材表面呈现出暗淡、疏松和粗糙的灰色纤维层;风化后的木材,由于受到细菌的作用,其颜色和外表会进一步发生变化,使木材的颜色变成深灰色,尤其是紫外线的辐射和风雨的磨蚀,会使木材表面细胞壁的微细结构发生变化,使木材表面变得粗糙、纹理隆起、开裂、翘曲。由于木材表面产生一些物理、化学变化,使木材的粗糙度增加,木材表面变软,强度下降,使用寿命缩短。          下面讨论一下木材的天然树脂、色素、单宁的化学组成和干缩湿胀、吸液能力等物理性能对涂装的影响和作用。       天然树脂是某些针叶材,如油松、马尾松等孔中特有的物质。在这些松木等针叶材的节子、晚材等部位,往往会积聚大量的树脂,其中所含的松节油等成分会引起涂膜不干、着色不均匀和附着力不良等弊病。尤其是节疤和受过伤的地方,树脂的含量就更多。树脂内含有松节油和松香,在含有这些树脂的木材表面上直接涂装油性涂料,漆膜层就容易被松节油溶解,会引起漆膜固化不良和漆膜软化回黏等不良情况,破坏漆膜的完整性,并影响漆膜与木材的附着力;有时在涂饰施工中,还会出现无法涂上水溶性染料和水性填孔料的现象。遇到这种木材制作木制品时,在涂饰前需先清除树脂,或用涂料封闭,然后才能涂饰施工。       色素一般是指本身具有颜色并能使其他物料着色的物质。许多木材中都会含有天然色素,对于含有色素较多的木材,可以将这些色素提取出来作为天然染料,例如可从黄橙木中提取黄色染料,可以从胡桃木、桑木、紫檀中提取棕色染料等。由于胡桃木、桑木、紫檀等含有黄、紫、红等色素,这种木材的天然颜色十分令人喜爱,所以当这些色素分布得比较均匀时,不用着色就可以制成高级家具。经过涂饰后,能使原来的色泽显得更为鲜艳亮丽,富有独特的风格,具有很好的装饰效果。但也有一些木材,色素分布不均匀,表面常有一些色斑;还有在同一块木材上,边材的颜色浅,心材的颜色深。色素分布不均匀会影响美观,于是在涂装前就得设法将它们除去或改变木材原有的颜色,使它们的颜色变得均匀一致。       单宁又称鞣质,它存在于植物的干、皮、根、叶或果实中,是木材具有的一种天然物质。它的有效成分是多元酚基和羧基的有机物质,略带酸性,所以又称为单宁酸,并有涩味。单宁能溶解于水、丙酮、乙醇等溶液中,可鞣制皮革。植物鞣料就是从植物中提炼出来的单宁。如栗木、落叶松、漆树、栲树等树种,它们的细胞腔和细胞间隙中含有大量的单宁,把含有单宁较多的部分如皮、叶、干作为原料,经磨碎、水浸、过滤、真空浓缩等加工而制成的液体或粉末,就叫植物鞣料。此种植物鞣料提取的浓缩物,通常叫做栲胶。家具涂饰中所用的酸性染料,如黄钠粉和黑钠粉的成分内,就添加了栲胶,栲胶可以使这些染料着色更均匀、附着力更好。       单宁可以与铁、铜等金属离子起反应,生成近似木材天然色泽的色素。因此可用含有以上金属的化学药品将含有单宁多而均匀的木材直接染成紫、红、黑、棕等色彩,将它们仿制成稀有木材。把它们镶嵌在其他木材的表面上,无需着色即可直接涂刷透明涂料,经过这样处理的家具、木制品,不仅木纹清晰,色泽鲜艳,而且格外显得自然美观,装饰效果**,通过这样的装饰,大大提高了家具的档次,可以使其成为中、高级家具。某些木材含单宁较少,而且分布不均匀,所以采用上述的药品染色,颜色就不会均匀一致。遇到这种情况,可以在木制品的表面先涂一道单宁溶液,然后再进行药品染色,同样可以获得理想的效果。虽然木材的单宁可以通过化学的方法将普通木材变成贵重的稀有木材,但是如果木材不需要染色时,在木材加工过程中,木材遇到铁器就会变色,也就是所谓的铁污染。       由此可见,木材抽提物的存在与迁移会影响木材的润湿性,会造成涂料不干、着色不均匀和附着力不良等弊病;另外含有单宁的木材在加工过程中还会与工具发生反应,出现一些铁锈等污染。这些抽提物的存在对涂装是很不利的,所以在涂装前必须将其除去或进行封闭修补。又如木材的纤维素或半纤维素是亲水性的,木质素为疏水性,还有木材的一些其他特殊成分与涂装也有着密切关系;又因为木材化学成分的不同,如果没有注意木材中抽提物和含水率的影响,均可引起严重的涂装失败,所以在涂装前应该充分了解木材的性质,对获得坚固和良好的涂层大有好处。
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    钛白粉在油墨配方中的重要应用特性
           钛白粉的学名为二氧化钛,是一种常见的白色颜料和添加剂。钛白粉的主要成分二氧化钛有两种晶体结构,即锐钛型和金红石型。它广泛应用于涂料、油墨、塑料、造纸、化妆品等众多领域,具有优越的性能特点,如高遮盖力、出色的分散性、优异的耐光性、耐热性、耐碱性、耐候性等。以下简述钛白粉在油墨配方中的那些重要应用特性。       一、提高油墨的白度和遮盖力。       钛白粉因其高折光率和良好光散射性能,能使油墨成品在光照下充分反射光线,呈现高亮洁白色彩。在需要高白度的印刷品上,钛白粉能显著提升视觉效果和美观度。此外其强遮盖力还能有效遮盖纸张底色,使印刷图案更清晰。       杂质离子,尤其是金属离子,如微量铁、铬、钴、铜等杂质混入钛白粉中,会扭曲了钛白粉的晶体结构,这可能导致油墨产生色偏和白度降低。金红石型钛白粉对杂质更敏感,如氧化铁在金红石型钛白粉中含量大于0.003%即可显色,而在锐钛型钛白粉中需大于0.009%才显色。因此选择纯净的钛白粉非常重要;其次,钛白粉颗粒的形状、大小和分布对白度有影响。理想的铁白粉颗粒应光滑无棱角,棱角会降低光的反射而降低白度。粒径在0.2~0.4μm范围内(约等于可见光波长的1/2)可获得高散射能力,增加白度。过小或过大的粒径均会影响油墨的白度。因此,要求钛白粉颗粒大小适中且分布均匀。       二、增强油墨的耐磨性与耐候性。       在户外广告、标牌、包装印刷等领域,油墨经常需要经受风吹雨打、日晒雨淋等恶劣环境,油墨配方中钛白粉的加入可以显著提高油墨的耐候性能,有效减缓因光照、湿度、温度等因素引起的颜色褪变和磨损现象。配方中如果再添加合适的紫外线吸收剂、光稳定剂,则可更进一步提升成品油墨的耐候性能。       三、改善油墨的干燥性与附着力。       钛白粉具有较大的表面积和较强的表面活性,这使得它在油墨中能够起到一定的干燥促进作用和附着力增强作用。在印刷过程中,钛白粉能够与连结料、添加剂等成分相互作用,促进油墨的快速干燥,提高印刷效率;同时,钛白粉还能够与纸张表面紧密结合,提高油墨在纸张上的附着力,防止油墨脱落或龟裂。       四、调节油墨的光泽与流变性。       钛白粉的着色力主要取决于其对可见光的散射能力,这一特性直接关联到油墨的着色力。散射系数越大,钛白粉的着色力越强。此外,钛白粉的折射率也是决定其着色力的重要因素,折射率越高,着色力也越强。在白色颜料中,钛白粉的折射率居于**地位,其中金红石型钛白粉的折射率相对锐钛型更高。       通过调控钛白粉的粒径及添加量,可以实现对油墨光泽度的有效控制,实现从哑光到高光等多样化的效果。并且钛白粉的加入还对油墨的流变性产生有效的影响,能在一定程度上提升油墨的稳定性与印刷适应性。       五、钛白粉的化学性质稳定,不易与其他物质发生化学反应,这降低了油墨在使用过程中发生变质或产生有害物质的风险。
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    简述光固化(UV)涂料用活性稀释剂及其选择
           活性稀释剂(reactive diluent)通常称单体(monomer)或功能性单体(functional monomer)或反应性溶剂,它是一种含有可聚合官能团的有机小分子,既能溶解或分散成膜物质,又能在涂料成膜过程中参与成膜反应,形成不挥发组分而留在涂膜中的一类化合物,一般用于高固体分和无溶剂涂料体系中。常见的有端二(或三、四)丙烯酸酯类,用于光固化涂料;缩水甘油类,用于无溶剂环氧涂料;高羟值聚酯、聚醚类,用于高固体分涂料。       在光固化涂料配方组分中,活性稀释剂是一种重要的组成,它不仅溶解和稀释低聚物,调节体系的粘度,而且参与光固化过程,影响涂料的光固化速率和干膜的各种性能,如耐磨性、硬度、柔韧性等。因此光固化涂料配方中选择合适的活性稀释剂非常重要。       按固化机理分类,光固化用活性稀释剂可分为自由基型和阳离子型两类;从化学结构上分析,自由基光固化用的活性稀释剂是具有C=C不饱和双键的单体,如丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基、乙烯基、烯丙基,其光固化活性依次为:丙烯酰氧基>甲基丙烯酰氧基>乙烯基>烯丙基。       阳离子光固化体系用的活性稀释剂有乙烯基醚“CH2═CH—O—”或环氧基的单体。环氧类属于阳离子型活性稀释剂,其固化反应机理是阳离子聚合反应。乙烯基醚类既可参与自由基聚合,也可进行阳离子聚合,因此可作为两种光固化体系的活性稀释剂。       活性稀释剂按其每个分子所含反应性基团的多少,可以分为单官能团活性稀释剂如甲基丙烯酸-β-羟乙酯(HEMA)、双官能团活性稀释剂如甲基丙烯酸-β-羟乙酯(HEMA)和多官能团活性稀释剂。每个分子中含有官能团的数目称为官能度,所以单、双官能团活性稀释剂的官能度为1、2;多官能团活性稀释剂的官能度是3、4或更多。活性稀释剂中含有可参与光固化反应的官能团越多,官能度越大,则光固化反应活性越髙,光固化速率越快。这是因为用含较多官能团的单体,除了增加反应活性外,还能赋予固化交联成膜;单官能团单体聚合后只能得到线形聚合物,而多官能团的单体可得到高交联度网络结构。       从光固化活性看,多官能团活性稀释剂>双官能团活性稀释剂>单官能团活性稀释剂。随着活性稀释剂官能度的增加,除了增加光固化反应活性外,同时增加固化膜的交联密度。单纯的单官能团单体光聚合后,只能得到线形聚合物,不发生交联。当官能度大于2的活性稀释剂存在时,光固化后得到交联聚合物网络。官能度高的活性稀释剂可得到高交联度的网状结构,如二季戊四醇六丙烯酸酯DPHA为6官单体,具高反应速度,交联密度大,具有很好的硬度、耐磨性、耐化性、耐热性、耐刮擦性。交联度的高低对固化膜的物力化学性能具有重要的影响。值得注意的是,活性稀释剂中随着官能团的增多,其相对分子质量也相应增加,分子间相互作用增大,因而粘度也增大,这样稀释作用就减少。         活性稀释剂自身的化学结构对固化膜的性能有如此明显的影响,因此在设计光固化涂料配方时需根据涂料性能要求,来选择合适的活性稀释剂。左表简要列出了活性稀释剂化学结构对固化膜性能的影响。             综上,技术人员在设计光固化涂料配方选择活性稀释剂时,应考虑以下的因素。       1、低毒性,低气味、低挥发性、低刺激性;       2、低粘度,稀释能力较强,有利于降低体系粘度。       3、低色相,特别在无色体系、白色体系中;       4、低固化收缩率,利于增加对基材的附着力;       5、高反应性,具较高反应速度,利于提高光固化反应速率;       6、高溶解性,对光引发剂溶解性能好,与树脂相容性能好;       7、纯度合适,水分、溶剂、酸含量、聚合物含量低;       8、玻璃化温度Tg适合涂层性能的要求;       9、热稳定性好,利于加工、运输和贮存。