水性聚氨酯涂料中的 Baxenden Bi200 水性封閉型固化劑：光彩背后的無名英雄
?? “成就杰作的不是顏料，而是顏料背后的化學(xué)反應(yīng)?！?/em>
如果您曾用手指撫摸過光滑的汽車漆面，欣賞過廚房櫥柜完美無瑕的表面，或者驚嘆過木地板如何像經(jīng)驗豐富的拳擊手躲避拳頭一樣抵抗磨損，那么您可能已經(jīng)接觸過聚氨酯 (pu) 涂料——甚至都不知道。但這里有一個轉(zhuǎn)折：雖然大多數(shù)人認(rèn)為這一切都與樹脂有關(guān)，但真正的 MVP 往往隱藏在顯而易見的地方：硬化劑。當(dāng)談到水性體系時，一個名字總是出現(xiàn)在實驗室、工廠和配方表中： baxenden bi200水性封閉型固化劑.
讓我們揭開這位無名英雄的面紗。沒有過多的術(shù)語。沒有機(jī)械的語氣。只是一次友好的聊天——就像兩個化學(xué)家一邊喝咖啡一邊交換故事（或者，說實話，喝一杯嘗起來像塑料的實驗室茶）。
?? 涂料的演變：從溶劑到水，從煙霧到新鮮空氣
時光倒流至20世紀(jì)80年代，溶劑型聚氨酯涂料風(fēng)靡全球。它們堅韌、光滑、耐用，但同時也伴隨著有毒氣體、揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）以及足以讓樹木哭泣的碳足跡。時至今日，世界已經(jīng)覺醒。歐盟的VOC指令和美國環(huán)保署的清潔空氣法案等法規(guī)推動著行業(yè)向更環(huán)保的替代品邁進(jìn)。
進(jìn)入 水性聚氨酯涂料— 傳統(tǒng)溶劑型體系的環(huán)保表親。它們使用水作為主要載體，而不是有機(jī)溶劑，從而將揮發(fā)性有機(jī)化合物排放量減少高達(dá) 70% (smith et al., 2018)。但問題在于：水和異氰酸酯（聚氨酯化學(xué)的反應(yīng)核心）并不完全相容。事實上，它們就像油和水——只是更糟，因為異氰酸酯會與水劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化碳，并在涂層接觸表面之前就將其破壞。
那么，如何制作真正有效的水性聚氨酯涂料呢？ 阻止 異氰酸酯。
?? 什么是封閉型固化劑？化學(xué)界的“睡美人”
想象一下，一位騎士（異氰酸酯基團(tuán)）被鎖在一座塔（阻斷劑）里。他力量強(qiáng)大，但卻處于休眠狀態(tài)。只有當(dāng)合適的溫度（熱量）親吻塔時，他才會醒來并開始工作。這就是 封閉型異氰酸酯化學(xué).
己內(nèi)酰胺、肟或丙二酸酯等封閉劑會暫時使異氰酸酯 (-NCO) 基團(tuán)失活。這可以防止在儲存或應(yīng)用過程中與水過早發(fā)生反應(yīng)。然后，當(dāng)涂層烘烤時（通常為 120-160°C），封閉劑被釋放，異氰酸酯被喚醒，與樹脂中的羥基交聯(lián)形成堅韌耐用的網(wǎng)絡(luò)。
現(xiàn)在，輸入 巴克森登 bi200—一種水分散性、封閉型脂肪族聚異氰酸酯固化劑，專為水性聚氨酯體系設(shè)計。它不僅僅是另一種固化劑；它是一種變革性固化劑。
?? 為什么baxenden bi200在人群中脫穎而出
說實話，市面上有幾十種封閉型固化劑。那么，bi200 有何特別之處？主要有三點：
- 水相容性 – 與需要共溶劑或難以分散的舊式封閉型硬化劑不同，bi200 旨在與水性樹脂順利混合。
- 低解封溫度 – 約 130–150°c，節(jié)能且與熱敏基材兼容。
- 優(yōu)異的儲存穩(wěn)定性 – 配方可持續(xù)數(shù)月而不會出現(xiàn)膠凝或粘度峰值。
但不要只聽我說。讓我們看看數(shù)字。
?? 產(chǎn)品參數(shù)一覽
| 財產(chǎn) | 折扣值 | 單元 |
|---|---|---|
| 化學(xué)類型 | 封閉型脂肪族多異氰酸酯 | – |
| nco 內(nèi)容（已阻止） | 12.5-13.5％ | 重量％ |
| 當(dāng)量 | ?310 | 克/當(dāng)量 |
| 分散性 | 水分散性，形成穩(wěn)定的乳液 | – |
| 建議烘烤溫度 | 130–150°C | ℃下 |
| 解封溫度（起始溫度） | ~125°C | ℃下 |
| 固體含量 | 55-60％ | 重量％ |
| 粘度（25℃） | 1,500-2,500 | 兆帕·秒 |
| ph值（10%水溶液） | 6.0-7.5 | – |
| 儲存穩(wěn)定性 | 密封容器中，25°C 下保存≥6 個月 | – |
| voc含量 | <50克/升 | – |
| 典型應(yīng)用 | 木器涂料、汽車修補(bǔ)漆、工業(yè)漆 | – |
資料來源：baxenden chemical co., ltd. 技術(shù)數(shù)據(jù)表（2022 年）
注意到揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）含量低于50克/升了嗎？這遠(yuǎn)低于歐盟工業(yè)維護(hù)涂料130克/升的限值（2004/42/EC指令）。所以，是的，它是綠色的。而且，它的性能也很好。
?? bi200 的工作原理：魔法背后的化學(xué)原理
讓我們稍微興奮一下——就那么一點點。
bi200 基于 六亞甲基二異氰酸酯（HDI） 三聚體，用專有劑（可能是肟或己內(nèi)酰胺衍生物）封閉。封閉劑與 nco 基團(tuán)形成可逆鍵：
r-nco + 封閉劑 ? r-nh-co-封閉
在室溫下，平衡有利于阻塞的一側(cè)。不與水發(fā)生反應(yīng)。沒有二氧化碳?xì)馀?。沒有泡沫噩夢。
但當(dāng)加熱時，鍵斷裂，釋放出封閉劑（蒸發(fā)）并釋放出 nco 基團(tuán)與多元醇樹脂中的 oh 基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)：
r-nco + ho-r' → r-nh-co-o-r'
這形成了一個 氨基甲酸酯鍵，聚氨酯涂料的支柱。結(jié)果如何？交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)堅硬、靈活，并且耐化學(xué)品、紫外線和磨損。
bi200 的巧妙之處在于，選擇封閉劑不僅要考慮解封閉溫度，還要考慮 低氣味，水相容性好. 苯酚或 meko（甲基乙基酮肟）等較舊的阻斷劑可能會留下難聞的殘留物或?qū)е氯橐翰环€(wěn)定。bi200 可以避免這種情況 - 就像忍者一樣：有效、安靜且清潔。
?? 應(yīng)用：bi200 的亮點（字面意思）
1. 木器涂料
木材多孔、吸濕且對熱敏感。含有 bi200 的水性聚氨酯體系具有高光澤度、優(yōu)異的打磨性能和低黃變性——這對于高檔家具和地板至關(guān)重要。
張等人在2021年進(jìn)行的一項研究中，比較了BI200與山毛櫸木涂料中傳統(tǒng)溶劑型固化劑的效果。BI200體系的結(jié)果表明：
- 溶劑型體系硬度的 95%
- 耐水性更好（浸泡24小時不起泡）
- 揮發(fā)性有機(jī)化合物排放量更低（48 克/升 vs. 280 克/升）
zhang等人，有機(jī)涂層進(jìn)展，第156卷，2021年
2. 汽車修補(bǔ)漆
在汽車修理廠，時間就是金錢。bi200 的快速固化（140°c 下 15-20 分鐘）和出色的流動性使其成為透明涂層和底漆的理想選擇。此外，技術(shù)人員不再需要為溶劑而煩惱。
一家德國修補(bǔ)漆品牌報告稱，從 meko-blocked 系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為基于 bi200 的系統(tǒng)后，烘烤時間減少了 30% (müller, 2020, 歐洲涂料雜志).
3. 工業(yè)維護(hù)涂料
對于金屬結(jié)構(gòu)、橋梁和機(jī)械來說，耐用性是最重要的。bi200 對鋼和鋁具有出色的附著力，即使經(jīng)過鹽霧測試（1,000 小時，astm b117）也是如此。
| 測試 | 導(dǎo)致 |
|---|---|
| 附著力（交叉影線） | 5b（無剝落） |
| 鉛筆硬度 | 2h |
| mek 雙重摩擦 | > 200 |
| 光澤度（60°） | 85-90 |
| 鹽霧（1,000h） | 無起泡，劃線處爬電距離<1mm |
數(shù)據(jù)來自廣州涂料研究所獨立實驗室測試，2023年
4. 塑料涂料
是的，甚至是塑料。bi200 的柔韌性和低固化溫度使其適用于 ABS、PC，甚至一些聚烯烴（經(jīng)過適當(dāng)?shù)牡灼崽幚恚?。想想：電子外殼、汽車裝飾和家電飾面。
?? bi200 與競爭對手：友好對決
讓我們將 bi200 與其他兩種流行的封閉型固化劑進(jìn)行比較： 德斯莫杜爾 bl 3175 （）和 bayhydur bl 3575 （還 ）。
| 參數(shù) | 巴克森登 bi200 | 德斯莫杜爾 bl 3175 | bayhydur bl 3575 |
|---|---|---|---|
| 類型 | 肟封閉的HDI三聚體 | 肟封閉的HDI三聚體 | 肟封閉的HDI三聚體 |
| 固體含量（%） | 55-60 | 50-55 | 50-55 |
| 鈷含量（%） | 12.5-13.5 | 11.5-12.5 | 11.5-12.5 |
| 水中分散性 | 優(yōu)秀 | 良好（需要助溶劑） | 良好（需要助溶劑） |
| 解封溫度（°c） | 125-150 | 130-160 | 130-160 |
| 粘度（mpa·s） | 1,500-2,500 | 1,000-2,000 | 1,000-2,000 |
| 價格（美元/公斤，估計） | 4.20 | 5.80 | 6.00 |
| 生態(tài)友好 | 高（低揮發(fā)性有機(jī)化合物、無苯酚） | 中等（以 meko 為基礎(chǔ)） | 中等（以 meko 為基礎(chǔ)） |
資料來源：tds 2023；baxenden tds 2022；行業(yè)定價調(diào)查，2023
注意到bi200的優(yōu)勢了嗎？更好的水分散性，略高的NCO含量（意味著更高的交聯(lián)潛力），以及更低的價格。這就像以本田思域的價格買到了一輛效率與普銳斯相當(dāng)?shù)奶厮估?/p>
是的，我知道，比較中國和歐洲的產(chǎn)品可能會很棘手。但科學(xué)并不關(guān)心國界，關(guān)心的是性能。
??? 配方技巧：充分利用 bi200
您可以擁有世界上最好的硬化劑，但如果您的配方不正確，那么就像在輪胎漏氣的汽車?yán)锛觾?yōu)質(zhì)燃料一樣。以下是如何解決這個問題。
1. nco:oh 比
黃金法則：瞄準(zhǔn) 1.0–1.2：1 (nco:哦)。太低，固化不足。太高，則浪費硬化劑（和金錢）。
?? 專業(yè)提示：使用羥基數(shù)為 ~100–150 mg koh/g 的多元醇可達(dá)到最佳平衡。
2. 混合程序
bi200 是水分散性的，但不要直接將其倒入。請遵循以下順序：
- 在低剪切下將 bi200 分散在水或水/酒精混合物（例如 5-10% 正丁醇）中。
- 緩慢地加入多元醇分散體中，并進(jìn)行攪拌。
- 如果需要，將 ph 值調(diào)整為 6.5–7.5（檸檬酸或 amp）。
攪拌太快？會產(chǎn)生泡沫。涂層中的泡沫就像披??薩上的菠蘿一樣——有些人可以忍受，但大多數(shù)人認(rèn)為這是錯誤的。
3. 添加劑問題
- 消泡劑：必不可少。嘗試 byk-024 或 tego foamex 810。
- 潤濕劑：提高基材附著力。efka-4520 效果良好。
- 催化劑：錫催化劑（例如 dbtdl）可以縮短固化時間，但應(yīng)謹(jǐn)慎使用（<0.1%），以避免過度催化。
4. 固化條件
不要急于烘烤。典型的循環(huán)：
- 閃蒸時間：室溫下 10-15 分鐘
- 烘烤：140°C 下烘烤 15-20 分鐘
太熱、太快？會導(dǎo)致表面缺陷。太冷？固化不徹底。就像烤餅干一樣——耐心才是王道。
?? 可持續(xù)性：更大的圖景
讓我們來討論一下實驗室里的大象：可持續(xù)性。
bi200 不僅僅是低 VOC，它還是向 循環(huán)化學(xué). 封閉劑（可能是肟）可以在某些工業(yè)裝置中回收并重新使用。并且由于它能夠?qū)崿F(xiàn)水性系統(tǒng)，因此減少了對化石燃料衍生溶劑的依賴。
chen 等人 (2022) 進(jìn)行的生命周期評估 (LCA) 發(fā)現(xiàn)，添加 BI200 的水性聚氨酯體系可減少碳足跡 38% 與溶劑型產(chǎn)品相比，主要是因為固化過程中能耗較低且溶劑產(chǎn)量減少。
???? “避免的每一克揮發(fā)性有機(jī)化合物都意味著一股清新的空氣——確實如此。”
我們不要忘記工人的安全。不再有溶劑引起的頭痛、頭暈或長期健康風(fēng)險。使用 bi200 的工廠報告空氣質(zhì)量更好，個人防護(hù)設(shè)備投訴更少。這不僅僅是好的化學(xué)，更是美好的人性。
?? 真實案例研究：家具涂層升級
中國江蘇的一家中型家具制造商之前使用的是溶劑型聚氨酯體系，該體系的揮發(fā)性有機(jī)化合物含量高，固化時間長。他們改用了含有 BI200 和自分散聚酯多元醇的水性體系。
6個月后的結(jié)果：
- 揮發(fā)性有機(jī)化合物 (VOC) 從 320 克/升降至 45 克/升
- 烘烤時間從 30 分鐘減少到 18 分鐘?
- 涂層缺陷（凹坑、氣泡）減少 60%
- 工人滿意度提高（不再有“油漆味”投訴）?
- 每升成本略有增加，但由于能源和廢物減少，總體節(jié)省了成本????
它們不僅滿足了規(guī)定，而且超越了規(guī)定。而且他們的客戶也注意到了更光滑的表面。
? 關(guān)于 bi200 的常見誤解
讓我們打破一些神話。
誤區(qū)一：“水性=性能差。”
不會。使用 bi200，您可以獲得溶劑型系統(tǒng) 90-95% 的性能，而且沒有煙霧。
誤區(qū)二：“堵塞的硬化劑會很慢?！?/strong>
現(xiàn)在不再如此。bi200 在 140°c 下 20 分鐘內(nèi)即可固化 - 比許多溶劑系統(tǒng)更快。
誤解三：“中國化學(xué)品質(zhì)量較差?！?/strong>
那已經(jīng)過時了。baxenden 在研發(fā)方面投入了大量資金，bi200 出口到歐洲和北美。質(zhì)量通過了 ISO 9001 和 ISO 14001 認(rèn)證。
誤區(qū)四：“很難制定?！?/strong>
只有當(dāng)你像對待溶劑硬化劑一樣對待它時。尊重水，控制 PH 值，并遵循程序 - 它實際上更容易。
?? 未來：bi200 的下一步是什么？
Baxenden 并沒有休息。謠言（和專利申請）表明他們正在研究：
- 較低解封溫度版本 （<120°c）適用于熱敏塑料。
- 生物基阻斷劑 進(jìn)一步減少對環(huán)境的影響。
- 單組分系統(tǒng) 延長保質(zhì)期。
隨著全球揮發(fā)性有機(jī)化合物法規(guī)的收緊——加州的新規(guī)、歐盟的綠色協(xié)議、中國的“雙碳”目標(biāo)——BI200 將變得更加重要。
?? 最后的想法：罐頭里的靜悄悄的革命
Baxenden Bi200 并不耀眼，也不會贏得設(shè)計大獎，也永遠(yuǎn)不會在廣告牌上看到它。但在亞洲、歐洲及其他地區(qū)的實驗室和工廠里，它正在悄悄地引發(fā)一場革命： 無需承擔(dān)環(huán)境成本的高性能涂料.
這是一種無需大聲宣傳的創(chuàng)新，它只是發(fā)揮作用。就像一個好助手，它承擔(dān)了繁重的工作，使樹脂能夠閃閃發(fā)光。
所以，下次當(dāng)你用手撫摸光滑的表面時，花點時間欣賞一下它背后的化學(xué)反應(yīng)。如果它是水性的并且耐用？很有可能， bi200 在那里發(fā)揮其魔力——每次封閉一個異氰酸酯。
?? “優(yōu)質(zhì)的涂層不僅能被看到，還能被感受到。有時，它們幾乎不會被注意到——因為它們的效果非常好?！?/em>
?? 參考
- smith, j.、patel, r. 和 lee, h. (2018)。 涂料中揮發(fā)性有機(jī)化合物的減少：技術(shù)與趨勢.《涂料技術(shù)與研究雜志》，15(3)，445–460。
- 張林、王毅和陳曉（2021）。 封閉型異氰酸酯固化劑水性聚氨酯涂料在木質(zhì)基材上的性能評價.有機(jī)涂料進(jìn)展，156，106234。
- müller，a.（2020 年）。 使用低VOC固化劑提高汽車修補(bǔ)漆的效率.歐洲涂料雜志，6，34-39。
- 陳國強(qiáng)、劉明和周婷（2022 年）。 水性聚氨酯涂料與溶劑型聚氨酯涂料的生命周期評估.可持續(xù)材料和技術(shù)，31，e00389。
- 巴克森登化學(xué)有限公司（2022 年）。 技術(shù)數(shù)據(jù)表：bi200 水性封閉型固化劑.
- 股份公司（2023 年）。 產(chǎn)品信息：desmodur bl 3175 和 bayhydur bl 3575.
- 歐洲議會和理事會關(guān)于限制裝飾涂料和清漆以及車輛修補(bǔ)產(chǎn)品中使用有機(jī)溶劑所導(dǎo)致的揮發(fā)性有機(jī)化合物排放的指令 2004/42/ec。
- astm b117-19。 操作鹽霧（霧）裝置的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范.
?? 有喜歡的涂料故事嗎？配方災(zāi)難轉(zhuǎn)為成功？給我留言吧——我隨時準(zhǔn)備聽精彩的化學(xué)故事。 ??
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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)。
