Co ničí polyuretan?

Polyuretan je polymer, jehož základními jednotkami jsou urethanové skupiny –NH–CO–O–. Urethanová skupina vzniká reakcí isokyanátu s molekulami, které obsahují reaktivní atomy vodíku. Například polyurethanové akrylové polymery se získávají reakcí derivátů kyseliny akrylové a isokyanátu; Vyrábí se také polyester polyuretan, epoxid polyuretan, alkyd polyuretan, vinyl polyuretan atd. polymery.

Vlastnosti polyuretanů se mohou lišit ve velmi širokém rozmezí a závisí na chemické povaze molekul, které se účastnily polykondenzační reakce s isokyanátem. Na bázi polyuretanu se vyrábějí polyuretanové laky a barvy s velmi rozmanitými vlastnostmi: tvrdé a měkké, elastické a tvrdé atd.

Polyuretanové povlaky se vyznačují rychlým nárůstem tvrdosti a polyuretanové povlaky mají rekordní dekorativní a výkonnostní vlastnosti. Polyuretany mají vynikající přilnavost ke kovu, dřevu, betonu, plastu atd.

V posledních desetiletích se v průmyslu široce používají vodou ředitelné nátěry na bázi polyuretanu, které plně splňují moderní ekologické normy. Polyuretanové barvy a laky jsou poměrně drahé, ale pokud vezmeme v úvahu trvanlivost (od 10 do 30 let) a jedinečné výkonnostní vlastnosti polyuretanových nátěrů, lze je považovat za docela ekonomické.

Ve většině případů má každý nátěrový materiál na bázi polyuretanu specifickou oblast použití se specifickou technologií pro získání polyuretanového nátěru, ale existují také poměrně univerzální nátěrové materiály pro různé oblasti použití.

Ředění barev na polyuretanové bázi

Organicky ředěné

Zpočátku se polyuretanové nátěry objevovaly jako organicky ředěné dvousložkové emaily a jako nosná fáze a ředidlo byla používána organická rozpouštědla; Tyto polyuretany však mají řadu nevýhod, včetně nedodržování moderních ekologických norem, nebezpečí požáru a výbuchu při výrobě nátěrových hmot.

Vodní

V poslední době se stále častěji používají vodné kompozice polyuretanových barev a laků při natírání výrobků ze dřeva, plastu, kovu a dalších materiálů. Tyto polyuretany plně splňují moderní hygienické normy. Jsou ideální pro antikorozní nátěry na kov. Jednou z nejoblíbenějších a nejslibnějších oblastí použití polyuretanů na vodní bázi je také lakování plastových dílů automobilů. Vodou ředitelné polyuretanové laky a barvy postupně nahrazují barvy a laky na bázi organických rozpouštědel.

Počet složek polyuretanového materiálu

Dvousložkový

Mezi nimi jsou nejoblíbenější dvousložkové laky a emaily, jejichž jednou složkou je roztok polyolu s pigmenty a přísadami a druhou je roztok isokyanátu jako tvrdidla nebo síťovadla. Složky se smíchají bezprostředně před použitím, protože životnost těchto materiálů je omezena na časový interval 6 až 72 hodin. V podstatě dochází k tvorbě polyuretanového polymeru přímo na povrchu, který má být natřen. Mnoho z těchto typů polyuretanů tvoří povlak při běžných teplotách, některé vyžadují zahřívání nebo zavádění dalších katalyzátorů.

Jednosložkový

Velmi zajímavou skupinu barev a laků představují jednosložkové polyuretany, které lze rozdělit na dva druhy.

Prvním typem jsou systémy na bázi fyzikálních schnoucích polymerů, roztok nebo emulze již obsahuje polyuretanový polymer a k tvorbě povlaku dochází v okamžiku odpaření rozpouštědla nebo vody a koalescentů.

Druhý typ zahrnuje samozesíťující filmotvorné látky; v kapalném nátěrovém a lakovém materiálu je zesíťovadlo blokováno v interakci s polyolem, ale po vysušení se odblokuje a zesíťovadlo vstupuje do chemické reakce. Takové jednosložkové polyuretanové barvy a laky se nazývají samozesíťující.

Polymerace polyuretanových nátěrů, isokyanát

Polyuretanové nátěry vytvrzující vlhkostí

Dvousložkové a jednosložkové rozpouštědlové barvy a laky lze vyrobit na bázi uretanových polymerů vytvrzovaných vzdušnou vlhkostí. Skládají se z roztoku polymeru s volnými isokyanátovými skupinami a vytvrzovacího katalyzátoru, které se před použitím smíchají. Polyuretany vytvrzující vlhkem se nejčastěji používají pro nátěry kovových a betonových stavebních konstrukcí vystavených atmosférickým podmínkám; barvy na beton. Používají se také k výrobě polyuretanových průmyslových podlah.

Systémy vytvrzování za horka

V polyuretanových systémech vytvrzovaných za tepla probíhá polymerace při teplotách 120°C – 150°C. V poslední době se vyrábějí teplem schnoucí polyuretany s nízkou polymerační teplotou 80°C – 100°C tyto barvy a laky se používají především pro průmyslové lakování plastů.

Polyuretanové nátěry této skupiny mohou být buď dvousložkové nebo jednosložkové. V případě jednosložkových systémů hovoříme o systémech s blokovaným isokyanátem se zvyšující se teplotou dochází k destrukci blokujících chemických vazeb a uvolněný isokyanát působí jako síťovadlo.

Systémy katalytického sušení

K vytvrzení povlaku se do systému zavede katalyzátor. Úlohou katalyzátoru je iniciovat a urychlit polymerační reakci, která může výrazně snížit teplotu a dobu schnutí laku.

Radiační schnoucí barvy

Do této skupiny patří materiály, k jejichž polymeraci dochází vlivem ultrafialového (UV) záření nebo toku elektronů. Naprostá většina radiačně sušených barev a laků má polyuretan-akrylový základ a používá se při dekorativním lakování MDF, dřeva, plastu a hliníku.

Povlaky vysychající zářením mohou mít buď organickou nebo vodnou bázi. Hlavní výhodou radiačně schnoucích nátěrů je téměř okamžité (několik sekund) schnutí.

Velkému zájmu se těší tzv. 100% UV barvy a laky. Zvláštností takových povlaků je, že všechny složky povlaku se účastní tvorby filmu: nic se neuvolňuje do atmosféry.

Barvy a laky oxidativní polymerace

Další skupinu polyuretanových materiálů tvoří systémy s mechanismem oxidační polymerace. Do této skupiny patří polyuretanové alkydové laky a barvy. Barvy a laky této skupiny se vytvrzují oxidativní polymerací podél dvojných vazeb; Používají se především k výrobě antikorozních materiálů a parketových laků.