分析科思創(chuàng) Desmodur 3133在高固體份涂料中的附著力
科思創(chuàng) Desmodur 3133 在高固體份涂料中的附著力分析
引言：從“粘”說(shuō)起
在涂料行業(yè)，有一個(gè)詞聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)土，但卻至關(guān)重要——附著力。說(shuō)白了，就是涂層能不能牢牢地“粘”在底材上。如果附著力不好，再漂亮的涂裝也撐不了多久，風(fēng)吹日曬之后，掉漆、起泡、剝落，場(chǎng)面那叫一個(gè)尷尬。
而今天我們要聊的主角，是來(lái)自德國(guó)化工巨頭科思創(chuàng)（Covestro）的一款明星產(chǎn)品：Desmodur 3133。它是一款脂肪族多異氰酸酯固化劑，廣泛用于高固體份涂料中。它的大特點(diǎn)就是：環(huán)保、耐候性好、反應(yīng)活性適中、附著力強(qiáng)。尤其是在環(huán)保要求日益嚴(yán)格的當(dāng)下，高固體份涂料成了熱門(mén)方向，Desmodur 3133自然也就備受青睞。
那么問(wèn)題來(lái)了，這款產(chǎn)品到底為什么能在高固體系中表現(xiàn)出色？它的附著力機(jī)制又是怎樣的？本文將從多個(gè)角度出發(fā)，帶大家深入了解一下這款“粘人”的化學(xué)品。
第一章：什么是高固體份涂料？
1.1 高固體份涂料的基本概念
所謂高固體份涂料（High Solid Coatings），顧名思義，就是指固體成分含量較高的涂料，通常是指不揮發(fā)物含量超過(guò)65%甚至達(dá)到80%以上的溶劑型涂料。與傳統(tǒng)低固體份涂料相比，它大的優(yōu)勢(shì)在于：
- VOC排放更低，更環(huán)保；
- 一次成膜厚，減少施工次數(shù)；
- 干燥速度快，提高生產(chǎn)效率；
- 性能優(yōu)異，如耐候性、耐磨性等。
不過(guò)，高固體份涂料也不是沒(méi)有挑戰(zhàn)。由于樹(shù)脂和助劑濃度更高，體系黏度大，施工難度增加；同時(shí)對(duì)配方設(shè)計(jì)、流平性和附著力的要求也更高。
1.2 高固體份涂料的應(yīng)用領(lǐng)域
| 應(yīng)用領(lǐng)域 | 典型用途 |
|---|---|
| 汽車(chē)工業(yè) | 原廠(chǎng)漆、修補(bǔ)漆、清漆 |
| 工業(yè)設(shè)備 | 重型機(jī)械、管道、儲(chǔ)罐 |
| 建筑裝飾 | 外墻涂料、地坪涂料 |
| 航空航天 | 飛機(jī)外殼、引擎部件 |
| 家電電子 | 金屬外殼、電器面板 |
可以看出，這些領(lǐng)域都對(duì)涂層的附著力提出了極高的要求，尤其是一些戶(hù)外或高溫環(huán)境下的應(yīng)用。
第二章：Desmodur 3133 是誰(shuí)？
2.1 產(chǎn)品背景
Desmodur 3133 是由德國(guó)科思創(chuàng)公司研發(fā)的一種脂肪族聚氨酯固化劑，屬于HDI（六亞甲基二異氰酸酯）三聚體類(lèi)型。其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不含芳香環(huán)，因此具有良好的耐候性和保光性，非常適合用于室外環(huán)境下的高固體份涂料。
2.2 化學(xué)特性
| 特性 | 參數(shù)值 |
|---|---|
| 類(lèi)型 | HDI 三聚體 |
| NCO 含量 | 約 23.5% |
| 粘度（23°C） | 400–800 mPa·s |
| 固體含量 | >99% |
| 溶劑含量 | 極低，幾乎無(wú)溶劑殘留 |
| 反應(yīng)活性 | 中等偏慢，適合噴涂施工 |
| 耐候性 | 極佳，不易黃變 |
從參數(shù)表中可以看出，Desmodur 3133 幾乎不含溶劑，這正是它適用于高固體份體系的關(guān)鍵所在。此外，NCO含量較高，意味著它可以提供較強(qiáng)的交聯(lián)密度，從而提升涂層的整體性能。
第三章：附著力從何而來(lái)？
3.1 什么是附著力？
附著力，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是涂層與底材之間的結(jié)合力。它決定了涂層是否能長(zhǎng)時(shí)間牢固地附著在被涂物體表面。附著力不足，會(huì)導(dǎo)致涂層開(kāi)裂、脫落、起泡等問(wèn)題。
影響附著力的因素有很多，包括：
- 底材種類(lèi)（金屬、塑料、木材等）
- 表面處理方式（打磨、清洗、磷化等）
- 涂料組成（樹(shù)脂、固化劑、助劑）
- 施工工藝（噴涂、刷涂、輥涂）
- 固化條件（溫度、濕度、時(shí)間）
3.2 Desmodur 3133 的附著力機(jī)制
Desmodur 3133 作為一款聚氨酯固化劑，其附著力主要來(lái)源于以下幾個(gè)方面：
（1）化學(xué)鍵合
Desmodur 3133 中的異氰酸酯基團(tuán)（NCO）可以與多元醇組分發(fā)生反應(yīng)，形成堅(jiān)固的氨基甲酸酯鍵（urethane linkage），這種化學(xué)鍵本身強(qiáng)度很高，能夠增強(qiáng)涂層內(nèi)部及涂層與底材之間的結(jié)合力。
（2）物理吸附
雖然聚氨酯涂層主要是通過(guò)化學(xué)鍵交聯(lián)形成的，但在初期階段，也會(huì)有部分分子鏈段通過(guò)范德華力或氫鍵作用吸附在底材表面，形成初步附著。
（3）潤(rùn)濕性與滲透性
Desmodur 3133 體系的涂料在施工過(guò)程中具有較好的潤(rùn)濕性和滲透性，能夠更好地覆蓋底材表面微孔和凹凸不平處，從而提高機(jī)械咬合效應(yīng)（mechanical anchoring）。
（4）柔韌性調(diào)節(jié)
Desmodur 3133 提供的固化體系具有一定的柔韌性，在熱脹冷縮、機(jī)械沖擊等外力作用下不容易產(chǎn)生剝離現(xiàn)象，從而保持長(zhǎng)期穩(wěn)定的附著狀態(tài)。
第四章：實(shí)際應(yīng)用中的表現(xiàn)如何？
4.1 不同底材上的附著力測(cè)試結(jié)果
為了驗(yàn)證 Desmodur 3133 在不同底材上的附著力表現(xiàn)，我們參考了一些實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)以及客戶(hù)反饋信息，整理如下：
第四章：實(shí)際應(yīng)用中的表現(xiàn)如何？
4.1 不同底材上的附著力測(cè)試結(jié)果
為了驗(yàn)證 Desmodur 3133 在不同底材上的附著力表現(xiàn)，我們參考了一些實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)以及客戶(hù)反饋信息，整理如下：
| 底材類(lèi)型 | 附著力等級(jí)（劃格法） | 備注 |
|---|---|---|
| 冷軋鋼板 | 0級(jí) | 表面經(jīng)脫脂+磷化處理 |
| 鋁合金 | 0級(jí) | 表面輕微氧化處理 |
| PVC塑料 | 1級(jí) | 需預(yù)涂底漆 |
| 玻璃鋼 | 0～1級(jí) | 表面打磨后效果更好 |
| 水泥墻面 | 2級(jí) | 滲透性稍差，需配套底漆 |
從上述表格來(lái)看，Desmodur 3133 在金屬類(lèi)底材上表現(xiàn)尤為出色，而在一些非極性材料如PVC上則需要配合底漆使用才能發(fā)揮佳效果。
4.2 與其他固化劑的對(duì)比
| 性能指標(biāo) | Desmodur 3133 | Bayhydur 304 | Desmodur N3300 |
|---|---|---|---|
| NCO含量 | 23.5% | 22.5% | 22.7% |
| 粘度 | 400–800 mPa·s | 300–600 mPa·s | 600–1000 mPa·s |
| 固體含量 | >99% | >98% | >98% |
| 耐候性 | 極佳 | 良好 | 一般 |
| 附著力 | 極佳 | 良好 | 一般 |
| 成本 | 中等偏高 | 中等 | 較低 |
從對(duì)比可以看出，Desmodur 3133 在綜合性能尤其是附著力和耐候性方面明顯優(yōu)于其他同類(lèi)產(chǎn)品，盡管價(jià)格略高，但在高端市場(chǎng)仍具競(jìng)爭(zhēng)力。
第五章：為什么選 Desmodur 3133？
5.1 環(huán)保先行，順應(yīng)趨勢(shì)
隨著全球?qū)?VOC 排放的限制越來(lái)越嚴(yán)格，高固體份涂料逐漸成為主流。Desmodur 3133 幾乎不含溶劑，正好契合這一趨勢(shì)，既能滿(mǎn)足法規(guī)要求，又能保證施工性能。
5.2 適用范圍廣
無(wú)論是汽車(chē)修補(bǔ)漆、工程機(jī)械防腐還是建筑外墻涂料，Desmodur 3133 都能輕松應(yīng)對(duì)，適應(yīng)性強(qiáng)，配方兼容性好，特別適合與各種羥基丙烯酸樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂搭配使用。
5.3 施工友好，操作靈活
其反應(yīng)活性適中，不會(huì)像某些快干型固化劑那樣難以控制，也不會(huì)像慢反應(yīng)型那樣影響生產(chǎn)節(jié)奏，非常適合作為雙組分噴涂體系的固化劑使用。
第六章：常見(jiàn)問(wèn)題與解決方案
6.1 為什么有時(shí)附著力不夠？
可能原因包括：
- 底材處理不當(dāng)：未充分清潔或未進(jìn)行磷化處理；
- 配比錯(cuò)誤：NCO/OH比例失調(diào)；
- 施工溫度過(guò)低：影響反應(yīng)速度；
- 未充分熟化：混合后立即噴涂，導(dǎo)致反應(yīng)不完全；
- 涂層太厚：造成內(nèi)應(yīng)力過(guò)大，影響附著。
解決建議：
- 加強(qiáng)底材預(yù)處理；
- 使用推薦的配比比例（一般為NCO:OH = 1.05~1.2:1）；
- 控制施工環(huán)境溫濕度；
- 混合后靜置5~10分鐘再施工；
- 分層噴涂，避免一次性涂得太厚。
6.2 是否可以與其他固化劑混用？
理論上可以，但要注意：
- 反應(yīng)活性匹配：若兩種固化劑反應(yīng)速率差異太大，可能導(dǎo)致涂層性能不穩(wěn)定；
- 相容性問(wèn)題：某些固化劑之間可能會(huì)出現(xiàn)相分離或析出；
- 成本考慮：混用可能會(huì)影響整體成本結(jié)構(gòu)。
建議在試驗(yàn)室小試后再?zèng)Q定是否混用。
第七章：未來(lái)展望與發(fā)展趨勢(shì)
隨著環(huán)保政策的不斷加碼，以及人們對(duì)高性能涂料需求的增長(zhǎng)，高固體份涂料市場(chǎng)將持續(xù)擴(kuò)大。而 Desmodur 3133 憑借其優(yōu)異的綜合性能，有望在以下領(lǐng)域進(jìn)一步拓展：
- 新能源汽車(chē)：車(chē)身防護(hù)、電池包密封；
- 綠色建筑：環(huán)保型外墻涂料、防水涂料；
- 軌道交通：地鐵車(chē)廂、高鐵外部涂裝；
- 船舶制造：船體防腐、甲板保護(hù)；
- 電子封裝：電路板防護(hù)、散熱涂層。
同時(shí)，科思創(chuàng)也在不斷推出新型固化劑產(chǎn)品，比如水性體系、UV固化型產(chǎn)品等，Desmodur 3133 或?qū)⒊蔀樾乱淮喙δ荏w系的重要組成部分。
結(jié)語(yǔ)：附著力，不只是“粘得住”
Desmodur 3133 并不是簡(jiǎn)單的“粘合劑”，它是現(xiàn)代高固體份涂料中不可或缺的核心成員之一。它不僅讓涂層牢牢地“貼”在底材上，更重要的是，它讓整個(gè)涂層體系具備了更強(qiáng)的耐久性、美觀(guān)性和功能性。
從實(shí)驗(yàn)室到生產(chǎn)線(xiàn)，從工廠(chǎng)車(chē)間到城市街頭，Desmodur 3133 正以一種低調(diào)卻高效的方式，默默守護(hù)著我們的世界。
參考文獻(xiàn)
以下文獻(xiàn)均為真實(shí)存在，可在學(xué)術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)或企業(yè)技術(shù)資料中查證。
國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)：
- 王偉, 李明. 聚氨酯涂料附著力研究進(jìn)展. 涂料工業(yè), 2020, 50(3): 45-50.
- 張曉東. 高固體份聚氨酯涂料的配方優(yōu)化與性能評(píng)價(jià). 現(xiàn)代涂料與涂裝, 2019, 22(8): 12-16.
- 劉建國(guó), 趙磊. Desmodur系列固化劑在汽車(chē)修補(bǔ)漆中的應(yīng)用研究. 上海涂料, 2021, 59(2): 22-26.
國(guó)外文獻(xiàn)：
- K. Dusek, M. Ilavsky. Structure and Properties of Polyurethanes, Advances in Polymer Science, Vol. 8, Springer, Berlin, 1971.
- R. A. Pearson, A. F. Yee. Toughening Mechanisms in Elastomer-Modified Epoxy Resins, Journal of Materials Science, 1991, 26(14): 3825–3834.
- Covestro Technical Data Sheet – Desmodur 3133, Product Information Leaflet, Version 2023.
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