Водные дисперсии полиуретана, обычно известные как PUD, могут иметь молочно-белый, полупрозрачный или слегка голубоватый вид в жидком состоянии.

Это различие в основном связано с размером частиц, распределением размеров частиц и тем, насколько сильно диспергированные частицы рассеивают видимый свет. В целом молочные дисперсии рассеивают больше света, тогда как более мелкие дисперсии позволяют большему количеству света проходить через них.

Однако внешний вид — это только одна характеристика PUD. Он напрямую не указывает на прозрачность пленки, стабильность при хранении или общее качество продукта.

Размер частиц и рассеяние света

В водной полиуретановой системе полимер диспергирован в воде в виде мелких частиц, а не полностью растворен.

Когда частицы относительно крупные или когда распределение размеров частиц широкое, рассеивается больше видимого света. Поэтому дисперсия выглядит белой, мутной или непрозрачной.

Более мелкие частицы с более узким распределением обычно рассеивают меньше света, придавая продукту более полупрозрачный или слегка голубоватый вид.

В целом:

Более крупные частицы или более широкое распределение размеров → более сильное рассеяние света → более молочный внешний вид

Более мелкие, более однородные частицы → более слабое рассеяние света → более полупрозрачный внешний вид

Размер частиц важен, но это не единственный задействованный фактор. Содержание сухого остатка, состав полимера, концентрация и разница показателей преломления между полимером и водой также могут влиять на внешний вид.

Именно поэтому фиксированный диапазон размеров частиц нельзя использовать для классификации каждой PUD как молочно-белой или полупрозрачной.

Определяет ли внешний вид жидкости прозрачность пленки?

Не обязательно.

Молочно-белая дисперсия все еще может образовывать прозрачную пленку после высыхания. По мере испарения воды частицы полимера сближаются и коалесцируют, образуя непрерывный слой. После исчезновения границ раздела вода–полимер рассеяние света может значительно уменьшиться.

Полупрозрачная PUD часто с большей вероятностью образует прозрачное покрытие, но прозрачность сухой пленки также зависит от:Структуры полимера;

• Кристалличности;
• Температуры пленкообразования;
• Толщины покрытия;
• Коалесценции частиц;
• Степени сшивания;
• Условий сушки;
• Наполнителей, пигментов, матирующих агентов и других добавок.

По этой причине прозрачность пленки следует оценивать с помощью фактического испытания нанесения покрытия и сушки, а не только по внешнему виду жидкой смолы.

Содержание гидрофильных групп

Гидрофильные группы вводятся в структуру полиуретана, чтобы помочь преполимеру диспергироваться в воде. DMPA и DMBA обычно используются в качестве внутренних эмульгаторов при синтезе водного полиуретана.

При аналогичных условиях обработки более высокое содержание гидрофильных групп часто способствует образованию более мелких частиц, что может сделать дисперсию более полупрозрачной.

Это не означает, что более высокий уровень всегда лучше.

Чрезмерная гидрофильность может увеличить водопоглощение сухой пленки и может снизить:

• Водостойкость;
• Стойкость к воздействию влажности;
• Адгезию во влажном состоянии;
• Химическую стойкость;
• Долговременную прочность.

Практическая рецептура PUD должна обеспечивать баланс между размером частиц, стабильностью дисперсии, прозрачностью и водостойкостью.

Процесс синтеза и эмульгирования

На конечный внешний вид также влияют производственные условия.

Важные факторы включают:

• Вязкость преполимера;
• Дозировка гидрофильного мономера;
• Степень нейтрализации;
• Скорость добавления воды;
• Температура эмульгирования;
• Последовательность удлинения цепи;
• Условия смешивания и сдвига.

Например, высоковязкий преполимер может быть сложнее равномерно диспергировать в воде, что может привести к образованию более крупных частиц или более широкому распределению размеров.

Контролируемое добавление воды, подходящая температура и соответствующий сдвиг могут улучшить однородность частиц. Однако одно лишь увеличение скорости смешивания не гарантирует получение более тонкой или более прозрачной дисперсии.

Итоговый размер частиц является результатом совокупного влияния состава рецептуры и контроля процесса.

Влияет ли внешний вид на стабильность?

Более прозрачный внешний вид не означает автоматически лучшую стабильность при хранении.

Стабильность PUD зависит от нескольких факторов, включая распределение размеров частиц, поверхностный заряд, pH, уровень нейтрализации, гидрофильный баланс, устойчивость к электролитам и температурную стойкость.

Мелкие и равномерно распределенные частицы могут способствовать коллоидной стабильности, но полупрозрачная дисперсия всё ещё может загущаться, оседать или коагулировать, если состав не сбалансирован должным образом.

Аналогично, молочно-белая PUD может оставаться стабильной в течение длительного времени, если распределение частиц и ионный баланс хорошо контролируются.

Поэтому внешний вид следует рассматривать как визуальный ориентир, а не как полный показатель стабильности.

Как выбрать подходящую PUD

Молочно-белые и полупрозрачные PUD не являются разными классами качества.

Правильный выбор зависит от подложки, метода нанесения покрытия, требований к пленке и эксплуатационных характеристик конечного применения.

Молочные полиуретановые дисперсии часто используются в таких областях, как:

• Покрытия для текстиля;
• Отделка синтетической кожи;
• Водные клеи;
• Грунтовки для древесины;
• Промышленные защитные покрытия.

В этих случаях адгезия, гибкость, устойчивость к истиранию и прочность пленки могут быть важнее внешнего вида жидкого продукта.

Полупрозрачные или мелкодисперсные дисперсии часто рассматриваются для:

• Покрытий прозрачных пластиковых пленок;
• Обработки поверхности PET и PVC;
• Печатных грунтовок;
• Высокоглянцевых покрытий;
• Прозрачных защитных покрытий;
• Применений в упаковке.

Тем не менее окончательное решение следует принимать на основе испытаний применения.

Ключевые свойства для оценки включают прозрачность сухой пленки, адгезию, водостойкость, гибкость, блеск, устойчивость к истиранию, химическую стойкость, совместимость и стабильность при хранении.

Заключение

Молочно-белый или полупрозрачный внешний вид водной полиуретановой дисперсии в основном определяется размером частиц, распределением размеров частиц и рассеянием света.

Содержание гидрофильных групп и условия эмульгирования также влияют на конечный внешний вид, но более прозрачная жидкость не обязательно означает лучшее качество или эксплуатационные характеристики.

При выборе PUDсвойства сухой пленки и фактические результаты применения важнее, чем внешний вид самой дисперсии.

Техническое тестирование и рекомендации по продуктам Sinograce

Sinograce Chemical поставляет водные полиуретановые дисперсии для покрытий, клеев, печати, обработки пленок, отделки текстиля и других промышленных применений.

Наша техническая команда может рекомендовать подходящие марки на основе:

• Типа основы;
• Метода нанесения покрытия;
• Требуемой прозрачности;
• Адгезии;
• Гибкости;
• Водостойкости;
• Стойкости к истиранию;
• Условий сушки и отверждения.

Клиенты могут предоставить образцы основы, требования к применению или информацию о существующей рецептуре для лабораторного тестирования и рекомендаций по продуктам.

Для получения технической поддержки или запросов о продуктах, свяжитесь:

sales@sinogracechem.com