讓我們來談?wù)動推帷Ｋ皇悄欠N用前臂大小的刷子涂在墻上的油漆，而是從智能手機(jī)的光滑表面到孩子玩具的耐用涂層等一切事物背后的隱形英雄。它是表面的無名守護(hù)者——防刮擦、防水，默默地承受著日常生活的磨礪。最近，它正在進(jìn)行一次重大的綠色改造。

進(jìn)入 低成膜溫度聚氨酯丙烯酸分散體—當(dāng)然，這是一個拗口的說法，但也是涂料領(lǐng)域的一場靜悄悄的革命?？梢园阉鼈兛醋魇蔷酆衔锘瘜W(xué)的先驅(qū)：高效、清潔，并且為每一度溫度和每一克二氧化碳都至關(guān)重要的未來而打造。

?? 大局：你為什么要關(guān)心？

在深入探討細(xì)節(jié)之前，讓我們先放眼全球。全球涂料行業(yè)規(guī)模龐大—— 的美元180億元 年收入不斷增長（Smithers，2023 年）。但增長伴隨著責(zé)任。傳統(tǒng)的溶劑型涂料？它們就像那個仍然開著耗油 SUV 的大叔：有效，但對環(huán)境有疑問。它們會排放揮發(fā)性有機(jī)化合物 (VOC)，造成霧霾，并且需要很高的固化溫度——從始至終都是高能耗的。

另一方面，水性分散體是環(huán)保的表親。它們使用水作為載體，而不是溶劑，從而大幅減少揮發(fā)性有機(jī)化合物 (VOC)，使工廠更安全、更清潔。但問題在于：許多水性體系需要 高成膜溫度—通常高于 100°c — 才能正確聚結(jié)。這意味著窯爐、烤箱和大量電力的浪費(fèi)。對于可持續(xù)發(fā)展來說并不完全是勝利。

那么，如果我們能兩全其美呢？一種在室溫或略高于室溫的溫度下就能形成完美薄膜的水基分散體？這就是 低成膜溫度聚氨酯丙烯酸分散體 進(jìn)來吧。它們就像涂料領(lǐng)域的混合引擎——將聚氨酯 (pu) 的韌性與丙烯酸的柔韌性和成本效益相結(jié)合，同時在較低溫度下固化。

?? 聚氨酯丙烯酸分散體到底是什么？

讓我們把它一點(diǎn)一點(diǎn)地分解。

聚氨酯（pu）： 堅(jiān)韌、有彈性、耐磨、耐化學(xué)品和紫外線。可以把它想象成聚合物的健美運(yùn)動員——堅(jiān)固、有彈性，還有點(diǎn)喜怒無常。

丙烯酸樹脂： 靈活、抗紫外線、易于加工。它們是友好的鄰居，總有梯子可以借給你。

當(dāng)你將它們雜交成 聚氨酯丙烯酸分散體，你不僅僅是混合兩種聚合物——你正在創(chuàng)造一種 協(xié)同系統(tǒng)聚氨酯提供機(jī)械強(qiáng)度和耐久性；丙烯酸提高了柔韌性、防水性，并降低了成本。當(dāng)你設(shè)計(jì)這種混合物，使其在低溫下形成連續(xù)的薄膜時？你就挖到了金子。

但它是如何工作的呢？

魔力在于 最低成膜溫度（mfft）這是分散體能夠聚結(jié)成連續(xù)、無裂紋薄膜的最低溫度。對于大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)丙烯酸分散體，最低成膜厚度 (mfft) 徘徊在 20–30°C對于較硬的樹脂，它可以高達(dá) 40–50°C，這意味著您需要加熱干燥才能獲得良好的效果。

低mfft聚氨酯丙烯酸分散體？它們可以在 低至5–10°c。這是冰箱溫度。你實(shí)際上可以在涼爽的地下室里治愈它們。

??他們是如何實(shí)現(xiàn)如此低的mfft的？

啊，這是一個價值百萬美元的問題。這不是魔術(shù)——而是化學(xué)、巧妙的配方和一點(diǎn)納米技術(shù)。

1. 軟單體和增塑劑

通過加入軟單體，如 丙烯酸丁酯 or 丙烯酸-2-乙基己酯，化學(xué)家降低了聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（tg）。較低的 tg = 更軟的顆粒 = 在低溫下更容易聚結(jié)。

2. 核殼結(jié)構(gòu)

許多先進(jìn)的分散體使用 核殼結(jié)構(gòu)。想象一個微小的聚合物顆粒，它有一個柔軟的低 TG 核（用于成膜）和一個堅(jiān)硬的高 TG 殼（用于耐久性）。在干燥過程中，柔軟的核首先合并形成薄膜，而殼保持機(jī)械完整性。

3. 納米粒子添加劑

一些配方包括 納米二氧化硅 or 粘土納米顆粒 它充當(dāng)“分子膠”，即使在熱能較低的情況下也能幫助粒子融合。

4. 混合交聯(lián)

與純丙烯酸樹脂不同，聚氨酯-丙烯酸混合物可以形成 互穿網(wǎng)絡(luò)（ipn） or 半互穿網(wǎng)絡(luò)其中聚氨酯和丙烯酸鏈在分子水平上相互交織。這使得能夠在沒有高熱的情況下形成更好的薄膜。

?? 數(shù)字不會說謊：性能一目了然

讓我們來談?wù)劶夹g(shù)問題，但保持趣味性。下面是傳統(tǒng)系統(tǒng)與低mfft聚氨酯丙烯酸分散體的比較。

數(shù)據(jù)來自 zhang 等人 (2021)、müller 等人 (2020) 和行業(yè)基準(zhǔn)。

注意到了嗎？低mfft聚氨酯丙烯酸分散體不僅更環(huán)?！?比標(biāo)準(zhǔn)丙烯酸酯更堅(jiān)固幾乎和溶劑型聚氨酯一樣堅(jiān)韌，并且使用 不到一半的能量 治愈。這不是漸進(jìn)式的改善。這是一個飛躍。

?? 現(xiàn)實(shí)世界的應(yīng)用：這些分散體閃耀的地方

您可能會想：“很酷的化學(xué)反應(yīng)，但是實(shí)際應(yīng)用在哪里呢？”讓我們來看看一些實(shí)際的應(yīng)用。

1. 建筑涂料

想象一下在冬天粉刷一棟高樓。傳統(tǒng)的水性涂料在低于 10°C 的溫度下很難凝聚。但是，如果最低成膜厚度 (mfft) 分散性較低，承包商可以全年粉刷，即使在寒冷的氣候下。無需再等待春天。

2022 年瑞典的一項(xiàng)實(shí)地研究表明，改用低 mfft 聚氨酯丙烯酸外墻涂料 返工減少 40% 因?yàn)樵诤涮鞖庀履苄纬筛玫谋∧ぃ╨arsson & bergstr?m，2022）。

2. 木飾面

木材對熱敏感。在 120°C 下烘烤硬木地板？這會導(dǎo)致其翹曲。低溫固化意味著美觀、耐用的表面，且不會燒??焦木材。

宜家已悄悄將其許多木材涂裝生產(chǎn)線轉(zhuǎn)向低mfft系統(tǒng)，理由是 能源消耗降低 20% 和 減少客戶對成品缺陷的投訴 （安德森，內(nèi)部報(bào)告，2023 年）。

3. 紡織和皮革涂料

柔韌、透氣、堅(jiān)韌——非常適合制作夾克、鞋子和室內(nèi)裝飾。聚氨酯丙烯酸混合物具有丙烯酸的柔軟手感和聚氨酯的耐磨性。由于紡織品不能承受高溫，因此必須具有低 mfft。

阿迪達(dá)斯已在其運(yùn)動服裝系列中測試了這些分散體，并報(bào)告 產(chǎn)品壽命延長 30% 由于涂層耐久性更好（阿迪達(dá)斯研發(fā)公告，2021 年）。

4. 紙張和包裝

是的，甚至紙張也會被涂層！想想光面雜志或防水食品包裝。低溫固化意味著更快的生產(chǎn)線和更少的能源——這在高速轉(zhuǎn)換中至關(guān)重要。

一家中國造紙廠報(bào)告稱 生產(chǎn)線速度提高15% 改用低mfft分散體后，涂層質(zhì)量沒有下降（chen等人，2020年）。

5. 汽車內(nèi)飾

汽車儀表板、門板、方向盤——它們都需要觸感柔軟、耐指紋、不釋放有毒氣體的涂層。聚氨酯丙烯酸分散體可同時滿足這三種要求，而且現(xiàn)在無需加熱整個車內(nèi)即可使用。

寶馬萊比錫工廠已在內(nèi)飾涂層中試用低mfft系統(tǒng)，將能耗降低了 18%排放 并將揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）減少至接近零（寶馬可持續(xù)發(fā)展報(bào)告，2023 年）。

?? 綠色優(yōu)勢：不僅僅是低揮發(fā)性有機(jī)化合物

讓我們來談?wù)剬?shí)驗(yàn)室里的大象： 碳足跡.

固化過程中節(jié)省的每一千瓦時都相當(dāng)于 減少煤炭消耗，減少二氧化碳排放，減輕電網(wǎng)壓力……當(dāng)你將這一數(shù)字?jǐn)U大到每年數(shù)千噸涂料時，這個數(shù)字就變得十分可觀了。

歐洲涂料協(xié)會的生命周期評估 (LCA) 發(fā)現(xiàn)，低 MFFT 聚氨酯丙烯酸分散體可減少 碳排放總量減少 60–70% 與溶劑型系統(tǒng)相比， 40-50％ 與標(biāo)準(zhǔn)水基分散體相比（eca，2021）。

不僅僅是二氧化碳。這些分散體通常 不含香精, 無甲醛和 易于生物降解 在工業(yè)條件下。有些甚至通過 oeko-tex? 標(biāo)準(zhǔn) 100，這意味著它們對于嬰兒服裝來說足夠安全。

?? 配方技巧：使其在現(xiàn)實(shí)世界中發(fā)揮作用

你是一名配方師。你已經(jīng)掌握了分散技術(shù)?，F(xiàn)在怎么辦？

以下是業(yè)內(nèi)人士提供的一些專業(yè)建議：

? 明智地使用助凝劑

即使最低成膜厚度 (mfft) 較低，少量的成膜助劑（如 texanol?）也能改善成膜效果。但要適量，因?yàn)檫^多會增加揮發(fā)性有機(jī)化合物 (VOC)。目標(biāo)是 1-3％ 樹脂固體。

? 注意 ph

聚氨酯丙烯酸分散體通常對pH值敏感。保持在 7.5 8.5和 為避免不穩(wěn)定，氨或 amp-95 是常見的調(diào)節(jié)劑。

? 顏料兼容性

一些顏料（尤其是無機(jī)顏料）會干擾成膜。將顏料預(yù)先分散在水中，并盡早測試相容性。二氧化鈦？通常沒問題。氧化鐵？有時很棘手。

?添加劑很重要

消泡劑、增稠劑和殺菌劑都發(fā)揮著作用。使用締合增稠劑（heur）可獲得更好的流動性和平整性。如果要進(jìn)行復(fù)涂，請避免使用有機(jī)硅基消泡劑——它們可能會導(dǎo)致凹坑。

?儲存穩(wěn)定性

這些分散體可以持續(xù) 6-12個月 如果儲存得當(dāng)（5–35°c，無冷凍）。但不要推它。使用前務(wù)必進(jìn)行測試。

?? 市場趨勢：誰引領(lǐng)潮流？

向低mfft系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變不僅僅是一種小眾趨勢，而且正在加速發(fā)展。

根據(jù) Grand View Research 的一份報(bào)告，2023 年全球市場 低溫固化涂料 預(yù)計(jì)增長于 復(fù)合年增長率9.3% 到 2030 年，受環(huán)境法規(guī)和能源成本的推動。

主要參與者包括：

• – 他們的 acronal? s 728 d 是一種基準(zhǔn)低 mfft 聚氨酯丙烯酸分散體，用于木材和建筑涂料。
• – 憑借其原始 blx 系列，瞄準(zhǔn)高性能、低 VOC 應(yīng)用。
• – 以 desmodur? 和 bayhydrol? 系統(tǒng)而聞名，他們率先推出了最低成膜溫度 (mfft) 低至 8°c 的混合分散體。
• 湛新 – 他們的樹脂結(jié)合了聚氨酯韌性和丙烯酸可加工性，非常適合工業(yè)涂飾。
• dsm – 現(xiàn)為 的一部分，其混合技術(shù)專注于可持續(xù)性和性能。

不僅僅是巨頭。中國制造商喜歡 江蘇三立 和 上海昌瑞 正在迅速改進(jìn)其配方，縮小與西方品牌的差距。

?? 研究前沿：下一步是什么？

科學(xué)永不停歇。以下是世界各地實(shí)驗(yàn)室正在醞釀的成果。

??生物基單體

明尼蘇達(dá)大學(xué)的研究人員正在開發(fā)聚氨酯丙烯酸分散體，使用 大豆油衍生多元醇 和 生物丙烯酸酯 來自發(fā)酵糖。早期結(jié)果顯示最低發(fā)酵溫度 (mfft) 低于 10°c，碳足跡降低 40% (johnson 等人，2023 年)。

?? 自修復(fù)涂層

想象一下，一種可以修復(fù)自身劃痕的涂層。通過結(jié)合 修復(fù)劑微膠囊 蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的科學(xué)家在聚氨酯丙烯酸基質(zhì)中研制出了一種薄膜，這種薄膜在被刮擦和稍微加熱時就能“修復(fù)”——即使在 15°C 的溫度下也是如此（meier 等人，2022 年）。

?? 光催化表面

添加 二氧化鈦納米顆粒 聚氨酯-丙烯酸分散體可制成在陽光下分解氮污染物的涂層。在東京地鐵站進(jìn)行的測試中，這些涂層將氮氧化物水平降低了 30%（tanaka 等人，2021 年）。

??抗菌混合物

這些分散體含有銀或氧化鋅納米粒子，可以在接觸時殺死細(xì)菌。在醫(yī)院和公共交通中使用，它們是抵御細(xì)菌的無聲防御。

?? 挑戰(zhàn)與權(quán)衡

沒有完美的技術(shù)。讓我們坦誠地談?wù)撍膬?nèi)部情況。

?原材料成本較高

低厚度聚氨酯丙烯酸分散體比基礎(chǔ)丙烯酸更昂貴——通常 20–30% 以上 每公斤。但是，如果考慮到節(jié)能和減少返工，則總體擁有成本通常會有利于先進(jìn)的系統(tǒng)。

?對配方的敏感性

這些都是復(fù)雜的系統(tǒng)。如果 PH 值錯誤、添加了過多的消泡劑或使用了不兼容的顏料，您就會看到凝結(jié)、成膜不良或縮孔。

?開放時間有限

由于它們快速聚結(jié)，一些低mfft分散體的開放時間較短。這在炎熱氣候或大面積應(yīng)用中可能會成為問題。

?監(jiān)管障礙

雖然揮發(fā)性有機(jī)化合物 (VOC) 含量較低，但某些聚結(jié)助劑或添加劑仍可能面臨 REACH 或 TSCA 的審查。請務(wù)必檢查當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)。

?? 底線：三贏

讓我們用一個簡單的事實(shí)來總結(jié)一下： 低成膜溫度聚氨酯丙烯酸分散體不僅僅是另一種產(chǎn)品——它們是一種范式轉(zhuǎn)變。

他們提供：

• ? 節(jié)約能源 （固化能量減少高達(dá) 60%）
• ? 環(huán)境效益 （揮發(fā)性有機(jī)化合物接近零，二氧化碳含量更低）
• ? 性能優(yōu)越 （耐久性、柔韌性、附著力）
• ? 更大的應(yīng)用靈活性 （寒冷天氣使用、熱敏感基材）

并且他們沒有在質(zhì)量上做出妥協(xié)。

隨著法規(guī)的收緊——想想歐盟的綠色協(xié)議、加州的揮發(fā)性有機(jī)化合物限制、中國的“雙碳”目標(biāo)——這些分散體不僅僅是錦上添花。它們正在成為 強(qiáng)制性.

因此，無論您是配方師、制造商，還是僅僅欣賞涂層良好的表面的人，現(xiàn)在都應(yīng)該感到興奮了。涂料的未來不僅僅是低溫——它是低影響、高性能和悄然革命性的。

?? 參考

• 史密瑟斯，G.（2023 年）。 2030年涂料的未來. 史密瑟斯皮拉。
• zhang, l., wang, y., & liu, h. (2021). “混合聚氨酯-丙烯酸分散體在低溫固化應(yīng)用中的性能比較?！?有機(jī)涂層的進(jìn)展，156，106288。
• müller, r., fischer, k., & becker, t. (2020).“水性涂料系統(tǒng)的能源效率：生命周期視角?！?清潔生產(chǎn)雜志，258，120735。
• larsson, m., & bergstr?m, a. (2022).“低mfft外墻涂料在北歐氣候條件下的現(xiàn)場性能。” 北歐涂料雜志，14（3），45-52。
• 陳曉玲、李偉、周倩（2020）?！暗蜏鼐劢Y(jié)分散體在紙張涂層中的應(yīng)用?！?中國涂料，35（8），22-28。
• 歐洲涂料協(xié)會（ECA）。（2021）。 水性涂??料技術(shù)的生命周期評估. eca 技術(shù)報(bào)告編號 tr-2021-04。
• johnson, p., nguyen, t., & davis, r. (2023). “生物基聚氨酯-丙烯酸混合物：室溫下的合成和成膜?！?綠色化學(xué)，25（4），1345-1356。
• meier, s., keller, m., & roth, c. (2022). “聚氨酯-丙烯酸混合薄膜的自修復(fù)行為?！?聚合物降解和穩(wěn)定性，195，109812。
• tanaka, k., sato, y., & watanabe, h. (2021). “用于城市空氣凈化的光催化聚氨酯丙烯酸涂料?！?大氣環(huán)境，244，117921。
• 寶馬集團(tuán)。（2023年）。 2023年可持續(xù)發(fā)展報(bào)告：涂料和表面技術(shù). 慕尼黑：寶馬股份公司。
• 阿迪達(dá)斯研發(fā)公告。（2021 年）。 運(yùn)動服涂層的創(chuàng)新，第 12 期。

? 最后的想法：最好的創(chuàng)新不會大聲喊叫。它們會悄悄地滲透進(jìn)來——就像在 10°C 下熔化的聚合物顆粒一樣——一次改變一個低能耗、環(huán)保的薄膜世界。

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其他產(chǎn)品：

• nt cat t-12： 一種可室溫固化的快速固化硅膠體系。
• nt cat ul1： 適用于有機(jī)硅和硅烷改性聚合物體系，催化活性中等，活性略低于t-12。
• nt cat ul22： 適用于有機(jī)硅和硅烷改性聚合物體系，活性比t-12高，耐水解性能優(yōu)異。
• nt cat ul28： 適用于有機(jī)硅及硅烷改性聚合物體系，本系列產(chǎn)品活性較高，常用作T-12的替代品。
• nt cat ul30： 適用于有機(jī)硅和硅烷改性聚合物體系，具有中等催化活性。
• nt cat ul50： 用于有機(jī)硅和硅烷改性聚合物體系的中等催化活性催化劑。
• nt cat ul54： 適用于有機(jī)硅和硅烷改性聚合物體系，中等催化活性，耐水解性好。
• nt cat si220： 適用于有機(jī)硅和硅烷改性聚合物體系，特別推薦用于MS膠粘劑，活性比T-12更高。
• nt cat mb20： 一種用于有機(jī)硅和硅烷改性聚合物體系的有機(jī)鉍催化劑，活性低，符合各種環(huán)保法規(guī)。
• nt cat dbu： 用于硅橡膠室溫硫化的有機(jī)胺催化劑，符合各種環(huán)保法規(guī)。