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如何判斷雙組分PU樹脂是否固化?
- 作者:新美涂
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判斷雙組分PU樹脂(2K PU)是否充分固化是確保涂層性能(如附著力、耐磨性、耐化學性、柔韌性)達標的關鍵環節。固化不完全會導致涂層發粘、硬度不足、易劃傷、耐溶劑性差等問題。以下是綜合的?判斷方法?和?注意事項?:
?? 一、 物理性判斷方法(現場簡易測試)
?? 指觸法(表干檢查):?
方法:? 用手指指腹?輕輕觸碰?涂層表面。
判斷:?
未固化:? 手指上明顯粘漆,留下指紋或印記。
初步表干(指觸干):? 手指輕觸?不粘漆?,無指紋殘留,感覺涂層表面干燥、光滑或有輕微阻力。通常在施工后幾十分鐘至幾小時內達到(取決于配方、溫度、厚度)。?注意:表干僅表示表面溶劑揮發形成一層膜,內部化學反應遠未完成!?
?? 指甲劃痕法(實干初步檢查):?
方法:? 用指甲或硬幣邊緣(避免尖銳利器)?施加中等壓力?在涂層表面劃一下。
判斷:?
未固化/固化不良:? 能輕易劃出深痕,甚至漆膜被刮起、發軟、發粘。
初步實干:? 劃痕淺、細,不易刮下漆粉,漆膜感覺硬實。通常在24小時(25°C)左右達到。?實干表明涂層已具備基本物理強度,可以進行輕操作或包裝,但性能仍未達最佳。?
?? 拇指壓捻法(硬度/固化深度檢查):?
方法:? 用大拇指指腹(或指關節)?在涂層表面同一位置反復用力壓捻(旋轉摩擦)? 幾秒鐘。
判斷:?
未固化/固化不良:? 漆膜發軟、發粘、起皺、被捻破或失去光澤。
固化良好:? 漆膜表面無明顯變化,保持光澤和硬度,無明顯壓痕或損傷。此方法比指甲劃痕更嚴格,能檢測內部固化程度。
?? 鉛筆硬度測試(量化硬度):?
方法:? 使用標準鉛筆硬度計(或手持不同硬度的鉛筆,如H, 2H, 3H等),以特定角度和壓力在漆膜表面劃動。
判斷:? 找到?不劃傷漆膜?的最高鉛筆硬度等級。固化良好的雙組分PU涂層通常能達到H-2H或更高(取決于配方)。與固化前的測試或標準值對比。
?? 二、 化學性/功能性判斷方法(更可靠)
?? 溶劑擦拭測試(耐溶劑性):?
這是判斷PU固化程度最常用、最有效的方法之一!?
方法:? 用?指定的測試溶劑?(如無水乙醇、異丙醇、丙酮——?選用哪種需參考產品說明或行業標準,不同溶劑攻擊性不同?),浸泡棉球或棉布,在涂層表面?同一位置、施加中等壓力、來回擦拭固定次數?(如50次或100次)。
判斷:?
固化不良:? 漆膜明顯軟化、溶解、起皺、失去光澤、棉球大量沾漆。
固化不完全:? 漆膜輕微軟化、失光、有擦拭痕跡,棉球有輕微著色或渾濁。
固化良好:? 漆膜無明顯變化(保持硬度、光澤、顏色),棉球干凈或僅有極輕微痕跡(允許有輕微失光)。?耐溶劑性強是PU固化完全的重要標志。?
?? 耐水性/耐潮性測試:?
方法:? 將水滴在涂層表面,或用濕布覆蓋一段時間(如24小時、48小時)。
判斷:?
固化不良:? 水滴處發白(泛白)、起泡、失光、軟化。
固化良好:? 水滴無變化,擦干后無痕跡。尤其對水性PU或高濕環境下固化的涂層重要。
?? 柔韌性/耐折性測試(針對柔性底材如皮革):?
方法:? 將涂覆好的皮革?手動反復彎折?(如180度對折)數次或在專用的耐折試驗機上進行測試。
判斷:?
固化不良/未完全固化:? 彎折處漆膜發白、開裂甚至剝落。
固化良好:? 漆膜能隨基材彎折而無裂紋、無脫落(允許有輕微皺紋,取決于樹脂韌性)。?此測試對判斷涂層是否達到最終使用性能至關重要。?
?? 三、 儀器與專業檢測方法
?? 硬度計測量(邵氏硬度、擺桿硬度):?
方法:? 使用邵氏硬度計(A型或D型,取決于軟硬)或擺桿阻尼硬度計在完全固化后的涂層表面測量。
判斷:? 測量值與產品規格書或標準值對比。硬度隨時間推移會逐漸上升直至穩定,達到穩定值通常意味著固化完全。
? 紅外光譜(FTIR)檢測:?
方法:? 檢測涂層中 ?異氰酸酯基(-NCO)特征吸收峰(通常在2270 cm?1附近)? 的強度。
判斷:?
固化不完全:? 仍有明顯的-NCO峰存在。
固化完全:? -NCO峰?基本消失或降至很低水平?。這是最科學、最準確的判斷方法,但需要專業設備和人員。
四、 影響固化速度和完全程度的因素與注意事項
?? 混合比例(A):? 比例錯誤(尤其是固化劑B不足)是固化不良的最常見原因。?必須精確計量!?
?? 環境溫度:? 溫度是影響化學反應速度的關鍵因素。溫度越高,固化越快(但適用期越短);溫度越低,固化越慢。?低溫(<15°C)會顯著延遲甚至阻礙固化。? 理想固化溫度通常在20-25°C。
?? 環境濕度:? 過高濕度(>80%)對于?溶劑型?PU影響較小,但對?水性?PU的干燥和固化不利,且濕氣會消耗-NCO基團(尤其對雙組分),可能導致漆膜發霧(起霜)、氣泡或固化不良。
? 固化時間:? 雙組分PU的?完全固化(達到最終性能)往往需要數天甚至1-2周(25°C)?!即使表干、實干通過,耐溶劑測試過關,也不代表反應100%完成。?切勿心急提前測試或投入使用。? 高溫烘烤可加速完全固化。
?? 涂層厚度:? 厚涂層內部溶劑揮發慢,氧氣/熱量傳遞受阻,導致?內部固化可能滯后于表面?。務必遵循“?薄涂多道?”原則。
?? 攪拌均勻性:? A/B組分混合不均勻會導致局部固化不良。
?? 稀釋劑與用量:? 使用錯誤稀釋劑(含活性基團如-OH, -NH?, H?O)或過量稀釋會破壞反應平衡,影響固化。
?? 基材狀況:? 多孔基材可能吸收樹脂組分;冷基材會影響反應;臟污、油脂、水分會阻礙附著和反應。
?? 總結判斷流程與關鍵點
初期(施工后幾小時):? 檢查?表干(指觸不粘)?。
中期(24小時左右/25°C):?
檢查?實干(指甲劃痕淺、硬)?。
進行?拇指壓捻測試?(無明顯軟化損傷)。
謹慎進行溶劑擦拭測試(輕擦)?。如果這一步失敗,基本可判定固化不良。
后期(3-7天或更長/25°C):?
進行嚴格的溶劑擦拭測試(推薦方法)?。通過是良好固化的重要標志。
檢查?硬度是否穩定?(手感或儀器)。
對于柔性基材(皮革),進行?耐折彎測試?。
完全固化(達到說明書標注時間或更長):? 涂層應能通過所有功能性測試(耐溶劑、耐磨、耐化學、耐候等),性能達到最佳。此時可認為固化完全。
核心要點:?
耐溶劑擦拭測試是現場判斷雙組分PU固化程度的最實用、最可靠方法。?
“指觸干” ≠ “實干” ≠ “完全固化”!? 物理干燥(溶劑揮發)快,化學交聯固化慢。
耐心等待完全固化時間是保證性能的關鍵!? 尤其在低溫高濕環境或涂層較厚時。
嚴格遵循產品說明書?(比例、混合、稀釋、干燥固化條件)是避免固化問題的根本。
當對固化狀態有嚴重懷疑或出現性能問題時,?優先檢查混合比例、溫度、濕度和固化時間?。
重要提示:? 對于關鍵應用(如汽車內飾革、高性能工業涂層),建議在批量生產前進行固化測試,并根據標準方法(如FTIR測-NCO殘留)建立可靠的固化監控程序。
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