催化固化型雙組分聚氨酯涂料的制法與固化原理，基本上和濕固化型聚氨酯涂料類似，即通過過量的二異氰酸酯和含羥基樹脂反應(yīng)(NCO/OH＞2),生成含有NCO基的預(yù)聚體，它吸收空氣中的潮氣而交聯(lián)成膜。它與濕固化型 聚氨酯涂料相比，所不同的只是固化速度太慢，故常需加入催化劑以加速其干燥成膜。
這樣配制得雙組分聚氨酯涂料，除濕氣固化而形成脲鍵之外，在催化劑的作用下，還有三聚異氰酸酯和脲基甲酸脂鍵生成，從而提高了涂膜的化學(xué)穩(wěn)定性和耐化學(xué)腐蝕性能，并具有干燥快，涂膜附著力強(qiáng)，耐水性，耐磨性和光澤好的特點，適用于木材和金屬罩光以及混凝土表面涂裝。
催化劑和預(yù)聚體時分裝的，必須在臨用前按計算量加入；加催化劑后，漆液的活化期大為縮短，一般要求在12h內(nèi)用完，使用比較麻煩。另外和濕固化型聚氨酯涂料一樣，配制色漆比較困難，所以應(yīng)用有限，主要限于清漆產(chǎn)品。
6.8.1 催化劑類型
催化固化型雙組分聚氨酯涂料所采用的催化劑主要有兩大類：
6.8.1.1 反應(yīng)性催化劑
這類催化劑分子中含有能與NCO基反應(yīng)的活性羥基，因此稱為反應(yīng)性催化劑，主要是羥胺類化合物，例如：N,N′,N,N′-四（a-羥丙基）乙二胺（Quadcol）,甲基二乙醇胺，三異丙醇胺等。此外，含有叔氮原子的端羥基聚氨酯聚合物，也是有效的反應(yīng)催化劑。在加入反應(yīng)催化劑后，使涂料的活化期大為縮短，其活化期大約為0.5~3h。
6.8.1.2 非反應(yīng)性催化劑
這類催化劑分子中一般不含NCO基反應(yīng)的活性基團(tuán)，因此稱為非反應(yīng)性催化劑。主要是叔胺和金屬的羥酸鹽。例如：N-烷基-1,4-氧氮雜已烷，N,N,N′,N′-四甲基-1,3-丁二胺，己二胺，3,3′-二氯-4,4′-二氨基二苯甲烷（MOCA），1,4-重氮雙環(huán)-（2,2,2）-辛烷（Dabco）,二月桂酸二丁基錫，環(huán)烷酸鉛，環(huán)烷酸鈷，1,2,4-三甲基哌嗪，2-乙基己酸鋅等，都是最常用的非反應(yīng)性催化劑。
6.8.2 催化劑的選擇
催化劑的催化作用是受空氣中的潮氣和濕度變化影響較小，所以這為涂料可以在較低溫度下也速固成膜。催化劑的選擇和應(yīng)用要根據(jù)預(yù)聚體漆基的類型和使用要求而定。
（1） 采用二桂酸二丁基錫為催化劑的涂料配方，比使用其它非反應(yīng)催化劑的活化期更長，Dabco是固化最快的胺類催化劑。當(dāng)催化劑存在時，通常增加含NCO基的預(yù)聚體對潮氣的敏感性。溶劑對催化劑的催化效果也有較大的影響，在極性溶劑比在非極性溶劑中要大。
（2） 采用同一預(yù)聚體漆基，由于所用催化劑的類型不同，可制得不同性能的涂膜。在使用反應(yīng)性催化劑時，如官能度＞2，由于多重交聯(lián)作用，會增加涂膜的硬度。韌性和耐溶劑性。在使用非反應(yīng)性催化劑時，也會有同樣的效應(yīng)，如：環(huán)烷酸銅和環(huán)烷酸鈷的應(yīng)用不僅可以加速異氰酸酯和水反應(yīng)，而且有助于異氰酸酯基的三聚和脲基甲酸脂的形成。
（3） 催化劑的用量，應(yīng)根據(jù)催化劑的類型，不同的預(yù)聚體漆基和要求來進(jìn)行調(diào)節(jié)，如用胺類催化劑時，共用量太小，干燥很慢，;用量太多，干燥很快，但活化期太短，耐久性等也有較大影響，通常胺類催化劑用量，最低為漆基總量的0.05%，最高為4%，實際上都在0.1%左右調(diào)整，如用環(huán)烷酸鈷、環(huán)烷酸鉛時，則金屬添加量為預(yù)聚體的0.05%~0.07%。
6.8.3 制造方法
催化固化型雙組分聚氨酯涂料用預(yù)聚體主要是由蓖麻油及其衍生物、聚醚、聚酯以及醇酸樹脂等含羥基樹脂和TDI或MDI反應(yīng)而制得，NCO/OH＞2，其NCO基含量一般在5%~10%，預(yù)聚體的類型和結(jié)構(gòu)又對涂膜性能起著決定的作用。
以蓖麻油或TDI或MDI原料，在溶劑存在下并用干燥惰性氣體進(jìn)行保護(hù)下，使蓖麻油或二異氰酸酯在50~60℃反應(yīng)，即可制成這類涂料所用的預(yù)聚體。當(dāng)使用TDI時，以胺當(dāng)量達(dá)到360~460時即為終點；而使用MDI時，則其胺當(dāng)量達(dá)到500~560時為終點。
以叔胺和金屬鹽如：環(huán)烷酸鹽為催化劑，用蓖麻油/TDI（或MDI）預(yù)聚體配制的催化固化型雙組分聚氨酯涂料，具有很好的使用性能。用高羥值的醇酸樹脂和TDI（或MDI）在NCO/OH=2/1（或略＞2）的情況下反應(yīng)，可制成含NCO基的醇酸樹脂/TDI預(yù)聚體，再以二甲基胺催化劑，即可配制成價廉物美的木器清漆和農(nóng)業(yè)用的柴油罐涂料。
6.8.4實例
【實例1】農(nóng)業(yè)用的柴油罐涂料
將蓖麻油454.4kg和甘油（95%）42.6kg投入800L反應(yīng)釜內(nèi)，升溫至240℃，保溫2.5~3h，取樣滴于玻璃片上，冷卻到室溫直到透明為止。反應(yīng)釜降溫至120℃，加入苯酐102.6kg及二甲苯30kg,閉蓋，升溫至210℃酯化，到酸值低于5以下為終點，壓入別人的釜中，用二甲苯560kg進(jìn)行稀釋，攪勻，冷卻至40℃以下出料，得醇酸樹脂液，不揮發(fā)成分達(dá)50%，羥基含量為1.6%。
將以上制備的蓖麻油醇酸樹脂（50%）520kg以及溶劑90kg（二甲苯50kg與甲苯40kg混合）投入1000L搪瓷或不銹鋼反應(yīng)釜（具夾套），升溫回流以驅(qū)除樹脂中及反應(yīng)釜壁上吸附著的微量水分，冷卻至40℃以下，加入TDI、攪拌30min，使與醇酸樹脂的羥基反應(yīng)，逐漸升溫至100℃，保持2~4h，此時NCO值及粘度均趨穩(wěn)定（涂料4號杯為35~65s），即可冷卻至40℃以上包裝備用。
此漆本身干燥緩慢，加入0.1%二甲基乙醇胺后可在6h內(nèi)干燥。漆膜耐柴油，富有彈性。新涂的清漆膜經(jīng)紅外光譜分析，固化前在270㎝-1處有明顯的異氰酸酯基吸收峰，在1735㎝-1處有氨酯鍵吸收峰，即在制漆反應(yīng)中已形成了氨酯鍵。經(jīng)固化10天后的NCO的270㎝-1吸收峰已基本消失，說明NCO消耗而成膜了。另外，在1410㎝-1處新增加了異氰脲酸酯環(huán)振動吸收峰，說明催化固化形成了三聚體。
【實例2】體育館地板涂料
將蓖麻油（土漂）26.88㎏、甘油1.97㎏、環(huán)烷酸鈣（含4%鈣）0.05㎏于反應(yīng)釜中在240℃下醇解2h，然后，降溫到40℃以下，加入21.0㎏TDI，50㎏二甲苯，在80℃下使其充分反應(yīng)，直至粘度達(dá)加氏管2~3s，冷卻出料包裝即成預(yù)聚體。
催干劑組分是由二甲基乙醇胺0.5㎏和二甲苯9.5㎏組成的。
配漆比例為預(yù)聚體/催干劑溶液=100/2.6（質(zhì)量比）,NCO/OH=1:7.
催化固化型聚氨酯漆膜性能見表6-23.
表6-23催化固化型聚氨酯漆膜的性能
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- 綠色
- 藍(lán)色
- 紅色
- 桃紅色
- 黑色
- 褐色