聚氨酯涂料的主要原料是異氰酸酯與多羥基化合物（聚醚與聚酯）。這在前面的章節(jié)中已經(jīng)介紹過。關(guān)于涂料專用的多羥基化合物的制備方法，將在有關(guān)的涂料品種中敘述之。而聚氨酯涂料中所用的催化劑、防老劑等助劑，因與聚氨酯塑料與橡膠所用的近似，這里就不在提。這一節(jié)主要介紹聚氨酯涂料所用的溶劑與顏料、流平劑、增稠劑。

6.3.1溶劑

聚氨酯涂料所選擇的溶劑要求較高，除了考慮溶解度、揮發(fā)速度等溶劑的共性以外，還要考慮涂料中異氰酸酯基（-NCO）的特點(diǎn)。選擇聚氨酯涂料的溶劑，應(yīng)從以下幾方面考慮。

6.3.1.1 溶劑中不能含有與異氰酸酯基反應(yīng)的物質(zhì)，則將使聚氨酯涂料變質(zhì)而不能使用，所以，醇、醚醇類溶劑都不能采用。

（1）水的影響 普通工業(yè)級溶劑實(shí)際上多少都都含有水分，因?yàn)槿軇┖退g具有一定的溶解度。水在溶劑中的溶解度見表6-2.

            表6-2   水在溶劑中的溶解度

 

溶劑中所含的水分帶到異氰酸酯組分中會產(chǎn)生凝膠，使漆膜產(chǎn)生小泡和針孔，這主要是由于溶劑中的水分與異氰酸酯反應(yīng)，生成脲與縮二脲，而消耗了不少異氰酸酯的緣故。即1mol水消耗1mol以上的TDI。即18g水消耗174g以上的甲苯二異氰酸酯，一份水要消耗十份重量的TDI，使投料配比失常，支化增加，迅速產(chǎn)生凝膠。因此，不論是在樹脂制造過程中，還是在稀釋過程中，都必須用無水的溶劑。

(2)氨酯級溶劑 氨酯級溶劑是指含雜質(zhì)極少，可供聚氨酯涂料用的溶劑，其純度比一般工業(yè)品高，例如：酯類溶劑除了水分以外，還必須盡量減少游離酸合醇的含量，以免與異氰酸酯基反應(yīng)。因此，所采用的溶劑是否達(dá)到氨酯級溶劑的標(biāo)準(zhǔn)，需用二丁胺分析殘留的異氰酸酯量。消耗異氰酸酯多的溶劑不能用。酯中所含水、醇和酸三者消耗異氰酸酯的總值，常用“異氰酸酯當(dāng)量”表示，異氰酸酯當(dāng)量是指消耗1molNCO基所需溶劑的質(zhì)量（g）。數(shù)值愈大，穩(wěn)定性越好，一般地說，異氰酸酯當(dāng)量低于2500的，即為不合格溶劑。表6-3介紹了三種氨酯級酯類溶劑的異氰酸酯當(dāng)量。

    表6-3 聚氨酯級溶劑的異氰酸酯當(dāng)量

酯酸溶纖劑是指已二醇乙醚醋酸酯。

溶劑對異氰酸酯基反應(yīng)速度的影響

在第二章以敘述溶劑對異氰酸酯基反應(yīng)速度的影響。溶劑的極性愈大，異氰酸酯與羥基的反應(yīng)愈慢。甲苯與甲乙酮之間相差24倍，這是因?yàn)槿軇┓肿訕O性大，能與醇中的羥基形成氫鍵而發(fā)生締合，是反應(yīng)緩慢。

造制備聚氨酯涂料的過程中，若用烴類溶劑（如二甲苯）則反應(yīng)速度比用酯類、酮類溶劑快。但若采用雙組分配漆方法，則酯、酮類溶劑的施工期限要長些。經(jīng)涂布后，溶劑揮發(fā)造成的影響不大。制備涂料時(shí)宜選用的氨酯級的溶劑以保證貯存的穩(wěn)定性，不過，施工期間的臨時(shí)性少量稀釋，往往采用普通級溶劑，因溶劑在涂布后迅速揮發(fā)，影響不大。

6.3.1.3 溶劑表面張力的影響

溶劑除對化學(xué)反應(yīng)影響以外，溶劑本身的表面張力對聚氨酯涂料成膜也有影響。聚氨酯漆配制不良或施工失宜時(shí)，漆膜往往會產(chǎn)生微小的氣泡，損害美觀和保護(hù)力。尤其以潮氣固化型為甚。研究結(jié)果表明，涂料的表面張力超過0.035N/m時(shí)，就不易起泡。各種溶劑的表面張力見表6-4，而溶劑對聚氨酯漆表面張力的關(guān)系見表6-5.

      表6-4   溶劑的表面張力

 

              表6-5 溶劑與聚酯漆表面張力的關(guān)系/（N/m）

6.3.2顏料

選擇聚氨酯涂料用顏料的基本原則是，它們不和異氰酸酯基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)具有很好的耐堿、耐酸和耐熱性能。由于顏料的吸濕性和含有某些反應(yīng)基團(tuán)，限制了許多顏料在某些聚氨酯涂料配方中的應(yīng)用，這類涂料是以帶端NCO基的樹脂為基料的。顏料本身的耐化學(xué)腐蝕性和耐熱性，必須高于涂料用樹脂。適于聚氨酯涂料應(yīng)用的顏料可分為填充顏料、白色顏料、無機(jī)和有機(jī)著色顏料以及黑色顏料

6.3.2.1填充顏料

這類顏料具有很強(qiáng)的吸濕性，其中碳酸鈣的吸濕性最大，而重晶石的吸濕性最小，針狀和片狀填充顏料能有效的改善配方稠度，并提高涂膜的強(qiáng)度。由于它們的熱膨脹系數(shù)較低，有時(shí)比樹脂基料低好幾倍，以致使磁漆涂膜的熱膨脹減少，所以要防止起皺。主要起填充作用的填充顏料，由于能起到散熱的作用。所以可使放熱固化反應(yīng)升高的溫度降低。絕緣性填充顏料如云母、含硅藻土的二氧化硅和氧化鋁等，均能改善涂膜的電絕緣性能。在仔細(xì)除去濕氣后，適合用于聚氨酯涂料的填充顏料見表6-6.

   表6-6 聚氨酯涂料用填充顏料

6.3.2.2 白色顏料

這類顏料具有不透明性，可極大地增加涂膜對可見光的反射，尤其是對紫外光的反射，在聚氨酯涂料中最常用的白色顏料有無粉化的金紅石型二氧化鈦、鋅鋇白（硫化鋅的含量高）、氧化銻和氧化鋅。為了達(dá)到最大光散射，要求其粒徑在0.2~0.15μm范圍內(nèi)，約為可見光最短波長的1/2.二氧化鈦、硫化鋅和氧化銻等是與異氰酸酯體系無反應(yīng)性的填料，氧化鋅和異氰酸酯體系緩慢的反應(yīng)，但因?yàn)樗哂蟹瓷洳ㄩL低于265.5nm(2655A)射線的能力，以保護(hù)聚氨酯樹脂防止紫外光射線的降解作用，所以在聚氨酯涂料中也常常采用氧化鋅顏料。采用10%氧化鋅、40%二氧化鈦和50%滑石粉的混合顏料，甚至在顏料體積濃度為10%的情況下，它也能有效的防止TDI-聚醚型聚氨酯涂料在暴曬時(shí)泛黃，在聚氨酯涂料中常用白色顏料見表6-7

      表6-7 聚氨酯涂料用白色顏料

6.3.2.3   彩色顏料

這類顏料可分為天然顏料、合成無機(jī)顏料與合成有機(jī)顏料。天然顏料是廉價(jià)的，暴曬穩(wěn)定性好，但一般缺少光彩和亮度。而合成顏料由于具有更好的光澤和亮度，但比較昂貴，有些合成有機(jī)顏料的光穩(wěn)定性欠佳。

在聚氨酯涂料中最常用的天然顏料有氧化鐵紅、煅燒鐵棕、赭石、生黃土、煅黃土、棕土顏料（一種暗褐色士性顏料，含40%~50%的Fe₂O₃和13%~16%的MnO）等。常用的合成無機(jī)顏料有鋅黃、水合鐵黃（iron hydrate yellow）、氧化鐵紅和鐵褐、絡(luò)綠和銅橘紅等，鎘系合成顏料是硫化鎘和硫化曬混合物，其特點(diǎn)是具有優(yōu)異的耐堿性和耐熱性以及突出的色穩(wěn)定性，但其著色強(qiáng)度差，利用它的耐熱性好的特點(diǎn)，在高溫烘烤涂料配方中常常采用這種顏料。

氧化鉻（Cr₂O₃）具有優(yōu)異的耐光性和耐堿性，還耐高溫。而這種顏料卻是暗淡的，缺乏光彩，遮蓋力也低。水合氧化鉻（Cr₂O₃·2H₂O）是深暗綠色，耐熱、耐光、耐酸、耐堿，但卻難于分散，著色力低。合成氧化鐵系顏料具有很好的光穩(wěn)定性和遮蓋力。

6.3.2.4 合成有機(jī)顏料

這種有機(jī)顏料實(shí)際上是不溶性染料，純凈不溶性染料是不溶于溶劑和樹脂的。這種不溶性染料稱為“調(diào)色顏料”（toner pigmeut）.難溶染料含有金屬或無機(jī)堿而使其微溶，這種染料被稱為“色淀顏料”（lake pigment）或簡稱色淀，有機(jī)合成顏料的遮蓋力低，著色力強(qiáng)，相對密度小，比無機(jī)顏料的分散要慢，但它們的光澤和亮度較好。適于聚氨酯涂料使用的典型有機(jī)合成顏料有：不溶性偶氮顏料，如甲苯胺紅、耐曬黃；酸性偶氮顏料，如立索爾紅、永固紅（立索爾玉紅）等，這兩種顏料是立索爾鋇和立索爾納，或者是和15% ~30%樹脂酸金屬鹽的易分散性混合物；酞菁綠和酞菁藍(lán)，這是最穩(wěn)定最常用的有機(jī)顏料。

聚氨酯涂料用的黑色顏料，既有無機(jī)物，如合成氧化鐵FE₂O_3,，硫化銻Sb₂O₃;也有合碳量在99%以上的炭黑（爐黑、熱裂炭黑、煙黑）。槽法炭黑含有和異氰酸酯反應(yīng)的基團(tuán)，具有更大的吸濕性，因此在使用之前，必須予以仔細(xì)鑒定。

6.3.3 流平劑

能改善濕涂膜流動(dòng)性的物質(zhì)稱為流平劑，它的主要作用是降低涂料組分之間的表面張力，增加流動(dòng)性，使其達(dá)到光滑、平整，從而獲得無針孔、鎖孔、刷痕和橘皮等表面缺陷的致密涂膜，混合溶劑、有機(jī)硅、聚丙烯酸酯、醋酸丁酸纖維、丁醇改性三聚氰胺甲醛樹脂、硝化纖維和聚乙烯醇縮丁醛等都是有效的流平機(jī)。

在某些聚氨酯涂料中，尤其是聚酯型聚氨酯涂料，往往需要使用流平以便提高其流平性，消除刷痕和橘皮等表面缺陷。醋酸丁酸纖維EAB500(TennesseeEastman公司)和EAB380-20是聚氨酯涂料中最常用的流平劑，其用量為聚氨酯樹脂量的1% ~2%，常配制成10%的50:50甲苯/醋酸溶纖劑的溶液使用，但這種溶液是很粘稠的。硅醇酸樹脂加Dri-Film103(General Electric公司)也能有效的消除氣泡，改善其流平性，減少濕潤性差的顏料所引起的浮色，在聚氨酯涂料中使用的流平劑還有Triton B-1959(Rohm﹠Hass)公司，Butrar B-76-1(Monsanto公司)常配成10%的醋酸乙酯溶液后使用。使用3% ~5%的Durapiex D-65A(Rohm﹠Hass公司)能消除聚氨酯涂膜的陷穴和氣泡，吹制蓖麻油（氧化蓖麻油）也能用于某些聚氨酯涂料，以改善其流平性。環(huán)烷酸鋅和環(huán)烷酸鈷也是一種較好的流平劑，其用量約為固體樹脂總量的1%。BLB 403和BLP 404聚丙烯酸酯流平劑用于聚氨酯粉末涂料，也有很好的效果。

6.3.4增稠劑

凡能提高涂料粘度、減少運(yùn)動(dòng)，但并不引起觸變得物質(zhì)稱為增稠劑。使用增稠劑提高涂料粘度的目的在于防止施工時(shí)產(chǎn)生的流掛，同時(shí)可防止涂料貯存過程中的分層（顏料沉底）和顏料絮凝，以提高涂料的貯存穩(wěn)定性。纖維素醚類、有機(jī)潤土、微粉化二氧化硅、丙烯酸系聚合物等都是很有效的涂料增稠劑。

聚氨酯涂料中使用低濃度的增稠劑，還有利于消除在高固體分時(shí)產(chǎn)生的氣泡；同時(shí)在垂直向施工聚氨酯涂料時(shí)，可防止其流掛。在許多情況下，某些流平劑也能用作聚氨酯涂料的增稠劑。常常加10%醋酸丁酸纖維（EA381-20或EAB500-5，ButrarB-76-1）的溶液（以醋酸溶纖劑等為溶劑），其用量約為固體重量的2% ~4%。加有增稠劑的聚氨酯涂料，不宜采用噴涂施工，否則會出現(xiàn)蛛絲網(wǎng)狀的東西。當(dāng)采用Butrar作粘稠劑時(shí)，聚氨酯涂料的活化期稍有縮短。