高固含量環保涂料的實踐之路：以科思創 Desmodur N3600 為核心配方體系的探索

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引子：環保，是未來的方向，也是當下的責任

在涂料行業摸爬滾打多年，我深刻體會到一個道理：環保不是一句口號，而是一場靜悄悄的技術革命。尤其是近年來，隨著國家對VOC（揮發性有機化合物）排放標準的日益嚴格，傳統溶劑型涂料的日子越來越不好過。于是，“高固含量、低VOC”成了涂料工程師們競相追逐的目標。

而在這條路上，我發現了一個“好幫手”——科思創（Covestro）的 Desmodur N3600。這是一款脂肪族聚異氰酸酯固化劑，以其優異的性能和廣泛的適用性，在水性和高固含體系中表現突出。今天，我就來聊聊如何圍繞這款產品打造一套高固含量、環保型的涂料體系。

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第一章：認識我們的“主角”——Desmodur N3600

首先，我們得先了解這位“主角”的基本資料。Desmodur N3600 是一款三聚體結構的脂肪族多異氰酸酯，屬于HDI（六亞甲基二異氰酸酯）類固化劑。它大的特點就是：

• 高固含量；
• 低粘度；
• 快速反應；
• 耐候性優良；
• 適用于水性和無溶劑體系。

表1：Desmodur N3600 的主要技術參數

參數名稱	數值	單位
外觀	淡黃色透明液體	–
NCO含量	22.5%	wt%
粘度（25℃）	800–1200	mPa·s
密度（25℃）	1.04	g/cm3
固化溫度范圍	室溫～80℃	–
推薦A/B比例（N3600/多元醇）	1:1～1:1.5	質量比
儲存穩定性	6個月以上（避光密封）	–

從這些參數可以看出，Desmodur N3600 在高固體系中具備天然優勢。它本身的NCO含量適中，粘度較低，便于施工，同時又能與多種羥基樹脂良好匹配，形成堅韌且柔韌兼具的涂膜。

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第二章：構建環保高固體系的基本思路

要想用好Desmodur N3600，光有它是不夠的。我們需要圍繞它搭建一個完整的配方體系，包括主樹脂、助劑、流平劑、消泡劑、增塑劑等。

1. 主樹脂選擇

Desmodur N3600 適合搭配的是 水性聚氨酯分散體（PUD） 和 丙烯酸多元醇（ACR）。這兩類樹脂不僅固含量高，而且環保性能優異。

• 水性聚氨酯分散體（PUD）：成膜柔軟、耐黃變、附著力強；
• 丙烯酸多元醇（ACR）：硬度高、光澤好、耐化學品性強。

通常我們會采用兩者按一定比例混合使用，達到性能互補的目的。

2. 助劑的選擇

• 潤濕流平劑：如TEGO Wet系列或BYK-348，提升底材潤濕性和表面平整度；
• 消泡劑：推薦TEGO Airex 920或FoamStar ST-27，防止施工過程中氣泡殘留；
• 增稠劑：建議使用HEUR類締合型增稠劑，調節流變性能；
• 催干劑：雖然Desmodur N3600本身反應較快，但在低溫或高濕環境下仍需輔助催化，可添加少量有機錫類催化劑。

3. 施工方式

由于Desmodur N3600粘度適中，非常適合噴涂、輥涂和刷涂。對于工業應用，建議采用雙組分噴涂設備，確保混合均勻。

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第三章：典型配方示例及性能測試

下面我分享一個我自己試驗過的典型配方，供大家參考。

表2：高固環保涂料基礎配方（單位：g）

成分	含量（g）	說明
水性聚氨酯分散體（PUD）	40	提供柔韌性與附著力
丙烯酸多元醇（ACR）	30	提升硬度與耐化學品性
Desmodur N3600	30	固化劑
TEGO Wet 270	1.0	潤濕劑
BYK-348	0.5	流平劑
FoamStar ST-27	0.3	消泡劑
RM-2020（HEUR增稠劑）	1.0	調節粘度
水	適量	調節施工粘度

注：實際配比應根據具體用途（如木器、金屬、塑料）進行調整。

表3：涂層性能測試結果（參照ISO標準）

性能項目	測試方法	結果	標準要求
固含量	ISO 3251	≥75%	≥70%
光澤（60°）	ISO 2813	90GU	≥85GU
附著力（劃格法）	ISO 2409	0級	≤1級
耐沖擊性	ASTM D2794	50kg·cm	≥40kg·cm
耐水性（24h）	GB/T 9274	無起泡、無脫落	不允許明顯變化
VOC含量	HJ/T 201-2005	<50g/L	≤80g/L

從測試結果來看，這套體系在保持高固含量的同時，各項性能指標均優于國家標準，尤其在環保方面表現出色。

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第四章：常見問題與解決方案

當然，任何體系都不可能十全十美。在使用Desmodur N3600的過程中，我也遇到一些小“坑”，這里跟大家分享一下。

問題1：涂膜干燥慢

原因分析：Desmodur N3600雖為快干型固化劑，但在低溫高濕環境下反應速率會下降。

解決辦法：

• 加入少量有機錫催化劑（如T-12）；
• 控制施工環境溫濕度；
• 使用紅外線烘干設備輔助干燥。

問題2：初期粘度過高

原因分析：配方中多元醇濃度過高，導致初始粘度偏大。

解決辦法：

解決辦法：

• 調整PUD與ACR的比例；
• 添加HEUR類增稠劑調節流變；
• 分階段加入固化劑，避免局部交聯過快。

問題3：涂膜發白

原因分析：可能是水分揮發不完全或施工環境濕度過高。

解決辦法：

• 控制施工環境濕度低于80%；
• 使用慢揮發溶劑輔助成膜；
• 增加烘烤時間或提高烘烤溫度。

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第五章：環保不止于配方，更在于理念

說到底，環保涂料的核心不只是一個配方，更是一種理念。我們不能只盯著“高固含量”和“低VOC”這兩個數字，而是要真正理解用戶的需求，比如：

• 工廠需要快速上線，那我們就優化干燥速度；
• 用戶關注健康安全，我們就控制原材料中的有害物質；
• 出口歐洲的產品，還得滿足REACH法規、EN 71玩具安全標準等。

Desmodur N3600 正是因為其出色的環保性能和廣泛的應用適應性，才成為眾多高端涂料制造商的首選材料之一。

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結語：讓環保涂料走進千家萬戶

從實驗室到車間，從配方設計到批量生產，每一步都離不開科學的態度和創新的精神。Desmodur N3600 作為一款明星固化劑，不僅讓我們實現了高性能與環保的統一，也推動了整個行業向綠色制造邁進。

未來，我相信會有更多像Desmodur N3600這樣的環保材料涌現出來，幫助我們共同守護藍天白云。畢竟，涂料不僅是保護物體的外衣，更是人類文明進步的見證者。

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參考文獻（部分）

以下為國內外關于高固含量環保涂料及相關固化劑的研究成果，有興趣的朋友可以深入閱讀：

1. Bauer, F., et al. (2004). "UV-curable waterborne polyurethane dispersions." Progress in Organic Coatings, 50(2), 119-126.

2. Wicks, Z. W., Jones, F. N., & Pappas, S. P. (2007). Organic Coatings: Science and Technology. Wiley-Interscience.

3. Zhang, Y., et al. (2018). "Synthesis and characterization of waterborne polyurethane-acrylate hybrid dispersions for high solid content coatings." Journal of Applied Polymer Science, 135(12), 46022.

4. Liu, X., et al. (2020). "Recent advances in low-VOC and high-solid-content waterborne polyurethanes." Progress in Organic Coatings, 146, 105721.

5. GB/T 30647-2014. 涂料中有害物質限量 —— 國家強制標準。

6. EPA 24. Method for Determination of Volatile Matter Content, Water Content, Density, Volume Solids, and Weight Solids of Anti-Corrosive and Anti-Fouling Shipbottom Coating Products.

7. REACH Regulation (EC) No 1907/2006. Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals.

8. European Coatings Journal. “High Solid and Waterborne Coatings – Trends and Innovations”, 2021 Issue.

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如果你也走在環保涂料的路上，不妨試試這條以Desmodur N3600為核心的配方路徑。也許，下一個環保涂料爆款，就藏在你的實驗記錄本里。

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聚氨酯防水涂料催化劑目錄

• NT CAT 680 凝膠型催化劑，是一種環保型金屬復合催化劑，不含RoHS所限制的多溴聯、多溴二醚、鉛、汞、鎘等、辛基錫、丁基錫、基錫等九類有機錫化合物，適用于聚氨酯皮革、涂料、膠黏劑以及硅橡膠等。

• NT CAT C-14 廣泛應用于聚氨酯泡沫、彈性體、膠黏劑、密封膠和室溫固化有機硅體系；

• NT CAT C-15 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，比A-14活性低；

• NT CAT C-16 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用和一定的耐水解性，組合料儲存時間長；

• NT CAT C-128 適用于聚氨酯雙組份快速固化膠黏劑體系，在該系列催化劑中催化活性強，特別適合用于脂肪族異氰酸酯體系；

• NT CAT C-129 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有很強的延遲效果，與水的穩定性較強；

• NT CAT C-138 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，良好的流動性和耐水解性；

• NT CAT C-154 適用于脂肪族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用；

• NT CAT C-159 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，可用來替代A-14，添加量為A-14的50-60%；

• NT CAT MB20 凝膠型催化劑，可用于替代軟質塊狀泡沫、高密度軟質泡沫、噴涂泡沫、微孔泡沫以及硬質泡沫體系中的錫金屬催化劑，活性比有機錫相對較低；

• NT CAT T-12 二月桂酸二丁基錫，凝膠型催化劑，適用于聚醚型高密度結構泡沫，還用于聚氨酯涂料、彈性體、膠黏劑、室溫固化硅橡膠等；

• NT CAT T-125 有機錫類強凝膠催化劑，與其他的二丁基錫催化劑相比，T-125催化劑對氨基甲酸酯反應具有更高的催化活性和選擇性，而且改善了水解穩定性，適用于硬質聚氨酯噴涂泡沫、模塑泡沫及CASE應用中。