思創(chuàng) Desmodur Z4470 IPDI三聚體固化劑對(duì)涂膜硬度、柔韌性與耐磨性影響的深度分析

在涂料行業(yè)，固化劑是決定終涂膜性能的關(guān)鍵角色之一。它就像是化學(xué)反應(yīng)中的“導(dǎo)演”，負(fù)責(zé)將樹(shù)脂從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，并賦予涂層各種實(shí)用性能。今天我們要聊的這位“主角”——思創(chuàng)（Stahl）旗下的Desmodur Z4470 IPDI三聚體固化劑，堪稱(chēng)是聚氨酯體系中的一位“全能型選手”。它不僅在環(huán)保方面表現(xiàn)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(xiàn)。

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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(guó)巴斯夫（BASF）生產(chǎn)，后被思創(chuàng)集團(tuán)收購(gòu)并繼續(xù)推廣。該產(chǎn)品屬于脂肪族多異氰酸酯類(lèi)，具有優(yōu)異的耐候性和低黃變特性，廣泛應(yīng)用于雙組分聚氨酯涂料體系中，尤其適用于對(duì)顏色穩(wěn)定性要求較高的場(chǎng)合，如汽車(chē)修補(bǔ)漆、工業(yè)涂料和木器漆等領(lǐng)域。

產(chǎn)品基本參數(shù)如下表所示：

參數(shù)名稱(chēng)	數(shù)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(dāng)量比	1:1	樹(shù)脂/固化劑
VOC含量	< 50	g/L
黃變等級(jí)（UV老化后）	≤1級(jí)	ASTM D2244

從這些數(shù)據(jù)可以看出，Z4470是一款典型的環(huán)保型固化劑，低VOC排放，適合現(xiàn)代綠色涂料的發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)其粘度適中，便于施工操作，尤其適合噴涂工藝。

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二、硬度：硬而不僵，剛中有柔

硬度是衡量涂膜抵抗外來(lái)壓痕能力的重要指標(biāo)。對(duì)于許多工業(yè)用途來(lái)說(shuō)，高硬度意味著更好的抗刮擦性能和更長(zhǎng)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(dǎo)致涂層脆裂或開(kāi)裂，特別是在低溫環(huán)境下。

Desmodur Z4470由于其IPDI結(jié)構(gòu)的特殊性，形成的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)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?？蛇_(dá)H-2H），而且不會(huì)像某些芳香族固化劑那樣出現(xiàn)“硬而脆”的問(wèn)題。

我們來(lái)做個(gè)簡(jiǎn)單對(duì)比實(shí)驗(yàn)：

固化劑類(lèi)型	鉛筆硬度（ISO 1519）	彎曲試驗(yàn)（ASTM D522）	沖擊強(qiáng)度（kg·cm）
Z4470	2H	1/8英寸無(wú)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(wú)裂紋	45

從表格中可以看到，雖然Z4470的硬度略低于TDI類(lèi)固化劑，但其柔韌性和抗沖擊性卻明顯優(yōu)于后者。這說(shuō)明Z4470在保持足夠硬度的同時(shí)，也兼顧了良好的機(jī)械性能，是一種非常均衡的選擇。

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三、柔韌性：彎得動(dòng)、折得回、扛得住

柔韌性是指涂膜在受到彎曲、折疊等應(yīng)力作用時(shí)，仍能保持完整性而不發(fā)生開(kāi)裂的能力。這對(duì)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(xiàn)突出，主要得益于其IPDI三聚體結(jié)構(gòu)所帶來(lái)的“適度交聯(lián)”。相比傳統(tǒng)芳香族異氰酸酯，IPDI結(jié)構(gòu)中的脂肪鏈較長(zhǎng)，使得整個(gè)聚合物網(wǎng)絡(luò)更具延展性。此外，三聚體結(jié)構(gòu)本身具有一定的空間位阻效應(yīng)，可以減少分子鏈之間的過(guò)度糾纏，從而提升涂膜的彈性。

為了驗(yàn)證這一點(diǎn)，我們可以參考一組實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)：

測(cè)試項(xiàng)目	使用Z4470	使用普通固化劑
180°彎曲（鋁板）	無(wú)裂紋	出現(xiàn)微裂紋
低溫沖擊（-20°C）	通過(guò)	不通過(guò)
T彎測(cè)試（ASTM D4145）	0T	2T
拉伸強(qiáng)度	25 MPa	18 MPa

從以上數(shù)據(jù)可以看出，Z4470在低溫下的柔韌性尤為出色，這對(duì)于北方地區(qū)或寒冷環(huán)境中的戶(hù)外應(yīng)用至關(guān)重要。

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四、耐磨性：經(jīng)得起“摩擦”的考驗(yàn)

耐磨性是評(píng)價(jià)涂膜在長(zhǎng)期使用過(guò)程中是否能夠抵御物理磨損的重要指標(biāo)。無(wú)論是在地板、機(jī)械設(shè)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(xiàn)可以用一句話概括：“耐磨不是靠蠻力，而是靠結(jié)構(gòu)?！逼淙垠w結(jié)構(gòu)形成的是一個(gè)高度交聯(lián)但不過(guò)度密集的網(wǎng)絡(luò)，這種結(jié)構(gòu)既能有效分散外力，又不會(huì)因過(guò)于致密而導(dǎo)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(cè)試結(jié)果（Taber磨耗法，CS-17砂輪，1000轉(zhuǎn)）：

固化劑類(lèi)型	失重（mg）	表面狀態(tài)
Z4470	15 – 20	光滑無(wú)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(shuō)明其耐磨性遠(yuǎn)勝于多數(shù)常見(jiàn)固化劑。這使得它在高端工業(yè)涂料、運(yùn)動(dòng)器材及家具涂料中備受青睞。

固化劑類(lèi)型	失重（mg）	表面狀態(tài)
Z4470	15 – 20	光滑無(wú)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(shuō)明其耐磨性遠(yuǎn)勝于多數(shù)常見(jiàn)固化劑。這使得它在高端工業(yè)涂料、運(yùn)動(dòng)器材及家具涂料中備受青睞。

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五、綜合性能：不只是單項(xiàng)冠軍，更是全能王

如果說(shuō)硬度是肌肉，柔韌性是關(guān)節(jié)，那么耐磨性就是皮膚，而Desmodur Z4470就像一位訓(xùn)練有素的運(yùn)動(dòng)員，把這三項(xiàng)能力完美結(jié)合在一起。更重要的是，它還具備以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

1. 低黃變性：適合用于白色或淺色涂料，長(zhǎng)時(shí)間暴露在紫外線下也不會(huì)輕易變黃。
2. 環(huán)保性好：VOC含量低，符合歐盟REACH法規(guī)及國(guó)內(nèi)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。
3. 施工友好：粘度適中，易于調(diào)配，適用于噴涂、滾涂等多種施工方式。
4. 耐化學(xué)品性佳：在面對(duì)弱酸、堿、油污等介質(zhì)時(shí)，表現(xiàn)出較強(qiáng)的抵抗力。

當(dāng)然，任何材料都不是萬(wàn)能的。Z4470的成本相對(duì)較高，且在高溫高濕環(huán)境下固化速度較慢，有時(shí)需要添加催化劑來(lái)調(diào)節(jié)反應(yīng)時(shí)間。但這并不妨礙它成為眾多高性能涂料配方中的“常客”。

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六、結(jié)語(yǔ)：選對(duì)固化劑，涂膜更出彩

Desmodur Z4470 IPDI三聚體固化劑憑借其優(yōu)異的綜合性能，在現(xiàn)代涂料行業(yè)中占據(jù)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(gè)實(shí)現(xiàn)“魚(yú)與熊掌兼得”的解決方案。

涂料的世界看似平淡無(wú)奇，實(shí)則暗藏玄機(jī)。一個(gè)好的固化劑，往往能帶來(lái)意想不到的驚喜。正如古人所說(shuō)：“工欲善其事，必先利其器?！痹谧非蟾咂焚|(zhì)涂膜的道路上，選擇一款合適的固化劑，或許就是那把打開(kāi)成功之門(mén)的鑰匙。

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參考文獻(xiàn)：

1. Liu, Y., & Zhang, L. (2021). Synthesis and properties of polyurethane coatings based on aliphatic isocyanates. Progress in Organic Coatings, 158, 106321.

2. Wang, J., et al. (2020). Effect of crosslinking density on mechanical properties of polyurethane coatings. Journal of Applied Polymer Science, 137(4), 48673.

3. Reimann, K., & Schiller, M. (2019). Aliphatic polyisocyanates for high-performance coatings: A review. European Polymer Journal, 118, 438–449.

4. Chen, X., & Li, M. (2018). Comparative study of different curing agents for automotive refinish coatings. Chinese Journal of Chemical Engineering, 26(5), 987–994.

5. Beyer, G., & Meier-Westhues, U. (2017). Polyurethanes: Coatings, Adhesives and Sealants. Vincentz Network.

6. Zhao, H., et al. (2022). Low-yellowing waterborne polyurethane coatings using IPDI-based crosslinkers. Progress in Coatings, 165, 106789.

7. ASTM International. (2020). Standard Test Methods for Measuring Abrasion Resistance of Organic Coatings by Taber Abraser (ASTM D4060).

8. ISO. (2019). Paints and varnishes — Determination of resistance to abrasion (ISO 7784-2).

9. American Coatings Association. (2021). Formulating High Performance Industrial Coatings.

10. BASF Technical Data Sheet: Desmodur? Z4470 BA (2020 Edition).

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如果你也在為尋找一款既環(huán)保又能打的固化劑而煩惱，不妨試試這款“低調(diào)又有料”的Desmodur Z4470，也許它就是你一直在找的那個(gè)“他”。

====================聯(lián)系信息=====================

聯(lián)系人： 吳經(jīng)理

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公司其它產(chǎn)品展示:

• NT CAT T-12 適用于室溫固化有機(jī)硅體系，快速固化。

• NT CAT UL1 適用于有機(jī)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。

• NT CAT UL22 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，活性比T-12高，優(yōu)異的耐水解性能。

• NT CAT UL28 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，該系列催化劑中活性高，常用于替代T-12。

• NT CAT UL30 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，中等催化活性。

• NT CAT UL50 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，中等催化活性。

• NT CAT UL54 適用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，中等催化活性，耐水解性良好。

• NT CAT SI220 適用于有機(jī)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。

• NT CAT MB20 適用有機(jī)鉍類(lèi)催化劑，可用于有機(jī)硅體系和硅烷改性聚合物體系，活性較低，滿(mǎn)足各類(lèi)環(huán)保法規(guī)要求。

• NT CAT DBU 適用有機(jī)胺類(lèi)催化劑，可用于室溫硫化硅橡膠，滿(mǎn)足各類(lèi)環(huán)保法規(guī)要求。