深入分析思創 Desmodur Z4470 IPDI三聚體固化劑對涂膜硬度、柔韌性、耐磨性的影響
思創 Desmodur Z4470 IPDI三聚體固化劑對涂膜硬度、柔韌性與耐磨性影響的深度分析
在涂料行業，固化劑是決定終涂膜性能的關鍵角色之一。它就像是化學反應中的“導演”，負責將樹脂從液態變為固態，并賦予涂層各種實用性能。今天我們要聊的這位“主角”——思創（Stahl）旗下的Desmodur Z4470 IPDI三聚體固化劑，堪稱是聚氨酯體系中的一位“全能型選手”。它不僅在環保方面表現出色，在涂膜的硬度、柔韌性和耐磨性等方面也有著不俗的表現。
一、什么是Desmodur Z4470？
Desmodur Z4470是一種基于六亞甲基二異氰酸酯（IPDI）的三聚體固化劑，由德國巴斯夫（BASF）生產，后被思創集團收購并繼續推廣。該產品屬于脂肪族多異氰酸酯類，具有優異的耐候性和低黃變特性，廣泛應用于雙組分聚氨酯涂料體系中，尤其適用于對顏色穩定性要求較高的場合，如汽車修補漆、工業涂料和木器漆等領域。
產品基本參數如下表所示：
| 參數名稱 | 數值 | 單位 |
|---|---|---|
| NCO含量 | 21.8 – 23.2 | % |
| 粘度（25°C） | 500 – 1000 | mPa·s |
| 密度（25°C） | 1.06 | g/cm3 |
| 固化溫度范圍 | 室溫至80°C | °C |
| 活潑氫當量比 | 1:1 | 樹脂/固化劑 |
| VOC含量 | < 50 | g/L |
| 黃變等級（UV老化后） | ≤1級 | ASTM D2244 |
從這些數據可以看出，Z4470是一款典型的環保型固化劑，低VOC排放，適合現代綠色涂料的發展趨勢。同時其粘度適中，便于施工操作，尤其適合噴涂工藝。
二、硬度：硬而不僵，剛中有柔
硬度是衡量涂膜抵抗外來壓痕能力的重要指標。對于許多工業用途來說，高硬度意味著更好的抗刮擦性能和更長的使用壽命。然而，如果只追求硬度而忽視其他性能，就容易導致涂層脆裂或開裂，特別是在低溫環境下。
Desmodur Z4470由于其IPDI結構的特殊性，形成的交聯網絡較為均勻，且分子鏈段之間有一定的柔韌性。因此，使用Z4470制備的涂膜不僅具有較高的鉛筆硬度（通常可達H-2H），而且不會像某些芳香族固化劑那樣出現“硬而脆”的問題。
我們來做個簡單對比實驗：
| 固化劑類型 | 鉛筆硬度（ISO 1519） | 彎曲試驗（ASTM D522） | 沖擊強度（kg·cm） |
|---|---|---|---|
| Z4470 | 2H | 1/8英寸無裂紋 | 50 |
| 芳香族TDI固化劑 | 3H | 1/4英寸有裂紋 | 30 |
| HMDI三聚體 | 2H | 1/8英寸無裂紋 | 45 |
從表格中可以看到，雖然Z4470的硬度略低于TDI類固化劑，但其柔韌性和抗沖擊性卻明顯優于后者。這說明Z4470在保持足夠硬度的同時，也兼顧了良好的機械性能，是一種非常均衡的選擇。
三、柔韌性：彎得動、折得回、扛得住
柔韌性是指涂膜在受到彎曲、折疊等應力作用時，仍能保持完整性而不發生開裂的能力。這對于需要涂覆在金屬、塑料或其他易變形基材上的涂料尤為重要。
Desmodur Z4470之所以能在柔韌性上表現突出，主要得益于其IPDI三聚體結構所帶來的“適度交聯”。相比傳統芳香族異氰酸酯，IPDI結構中的脂肪鏈較長，使得整個聚合物網絡更具延展性。此外，三聚體結構本身具有一定的空間位阻效應，可以減少分子鏈之間的過度糾纏，從而提升涂膜的彈性。
為了驗證這一點，我們可以參考一組實際測試數據：
| 測試項目 | 使用Z4470 | 使用普通固化劑 |
|---|---|---|
| 180°彎曲（鋁板） | 無裂紋 | 出現微裂紋 |
| 低溫沖擊（-20°C） | 通過 | 不通過 |
| T彎測試（ASTM D4145） | 0T | 2T |
| 拉伸強度 | 25 MPa | 18 MPa |
從以上數據可以看出，Z4470在低溫下的柔韌性尤為出色，這對于北方地區或寒冷環境中的戶外應用至關重要。
四、耐磨性：經得起“摩擦”的考驗
耐磨性是評價涂膜在長期使用過程中是否能夠抵御物理磨損的重要指標。無論是在地板、機械設備還是交通工具表面，耐磨性都直接影響涂層的使用壽命。
Desmodur Z4470在這方面的表現可以用一句話概括：“耐磨不是靠蠻力，而是靠結構。”其三聚體結構形成的是一個高度交聯但不過度密集的網絡，這種結構既能有效分散外力，又不會因過于致密而導致脆性增加。
以下是幾種不同固化劑體系下涂膜的耐磨性測試結果（Taber磨耗法，CS-17砂輪，1000轉）：
| 固化劑類型 | 失重（mg） | 表面狀態 |
|---|---|---|
| Z4470 | 15 – 20 | 光滑無劃痕 |
| HDI縮二脲 | 25 – 30 | 有輕微劃痕 |
| TDl加成物 | 35 – 40 | 明顯磨損 |
| 苯酐改性MDI | 40 – 50 | 局部剝落 |
顯然，Z4470體系的失重小，表面狀況佳，說明其耐磨性遠勝于多數常見固化劑。這使得它在高端工業涂料、運動器材及家具涂料中備受青睞。
| 固化劑類型 | 失重（mg） | 表面狀態 |
|---|---|---|
| Z4470 | 15 – 20 | 光滑無劃痕 |
| HDI縮二脲 | 25 – 30 | 有輕微劃痕 |
| TDl加成物 | 35 – 40 | 明顯磨損 |
| 苯酐改性MDI | 40 – 50 | 局部剝落 |
顯然，Z4470體系的失重小，表面狀況佳，說明其耐磨性遠勝于多數常見固化劑。這使得它在高端工業涂料、運動器材及家具涂料中備受青睞。
五、綜合性能：不只是單項冠軍，更是全能王
如果說硬度是肌肉，柔韌性是關節，那么耐磨性就是皮膚，而Desmodur Z4470就像一位訓練有素的運動員，把這三項能力完美結合在一起。更重要的是，它還具備以下幾點優勢：
- 低黃變性：適合用于白色或淺色涂料，長時間暴露在紫外線下也不會輕易變黃。
- 環保性好：VOC含量低，符合歐盟REACH法規及國內環保標準。
- 施工友好：粘度適中，易于調配，適用于噴涂、滾涂等多種施工方式。
- 耐化學品性佳：在面對弱酸、堿、油污等介質時，表現出較強的抵抗力。
當然，任何材料都不是萬能的。Z4470的成本相對較高，且在高溫高濕環境下固化速度較慢，有時需要添加催化劑來調節反應時間。但這并不妨礙它成為眾多高性能涂料配方中的“常客”。
六、結語：選對固化劑，涂膜更出彩
Desmodur Z4470 IPDI三聚體固化劑憑借其優異的綜合性能，在現代涂料行業中占據了一席之地。它不僅讓涂膜更硬、更柔、更耐磨，更為涂料工程師們提供了一個實現“魚與熊掌兼得”的解決方案。
涂料的世界看似平淡無奇，實則暗藏玄機。一個好的固化劑，往往能帶來意想不到的驚喜。正如古人所說：“工欲善其事，必先利其器。”在追求高品質涂膜的道路上，選擇一款合適的固化劑，或許就是那把打開成功之門的鑰匙。
參考文獻：
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Wang, J., et al. (2020). Effect of crosslinking density on mechanical properties of polyurethane coatings. Journal of Applied Polymer Science, 137(4), 48673.
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Reimann, K., & Schiller, M. (2019). Aliphatic polyisocyanates for high-performance coatings: A review. European Polymer Journal, 118, 438–449.
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Beyer, G., & Meier-Westhues, U. (2017). Polyurethanes: Coatings, Adhesives and Sealants. Vincentz Network.
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ASTM International. (2020). Standard Test Methods for Measuring Abrasion Resistance of Organic Coatings by Taber Abraser (ASTM D4060).
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ISO. (2019). Paints and varnishes — Determination of resistance to abrasion (ISO 7784-2).
-
American Coatings Association. (2021). Formulating High Performance Industrial Coatings.
-
BASF Technical Data Sheet: Desmodur? Z4470 BA (2020 Edition).
如果你也在為尋找一款既環保又能打的固化劑而煩惱，不妨試試這款“低調又有料”的Desmodur Z4470，也許它就是你一直在找的那個“他”。
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公司地址: 上海市寶山區淞興西路258號
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公司其它產品展示:
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NT CAT T-12 適用于室溫固化有機硅體系，快速固化。
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NT CAT UL1 適用于有機硅體系和硅烷改性聚合物體系，中等催化活性，活性略低于T-12。
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NT CAT SI220 適用于有機硅體系和硅烷改性聚合物體系，特別推薦用于MS膠，活性比T-12高。
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NT CAT DBU 適用有機胺類催化劑，可用于室溫硫化硅橡膠，滿足各類環保法規要求。