如何通過思創 Desmodur Z4470 IPDI 三聚體固化劑配制高固含量、低 VOCs 涂料

引言：涂料江湖，誰主沉浮？

在這個環保意識日益高漲的時代，涂料行業也正經歷一場“綠色革命”。曾經，我們追求的是涂裝的美觀與耐用，而現在，環保、健康、安全成了消費者和監管機構關心的問題。尤其是VOC（揮發性有機化合物）排放問題，已經成為衡量一款涂料是否合格的重要標準。

那么，在這場變革中，如何既能滿足高固體分、低VOC的要求，又不犧牲涂層性能？答案或許就藏在一種神奇的固化劑里——思創 Desmodur Z4470 IPDI 三聚體固化劑。

今天，我們就來聊聊，如何用這款“明星選手”配制出既環保又高性能的涂料，順便揭開它神秘的面紗。

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一、Desmodur Z4470 是個啥？

首先，我們要認識一下這位“主角”。

Desmodur Z4470 是由科思創（Covestro）生產的一種脂肪族異氰酸酯三聚體固化劑，化學名稱為 IPDI（異佛爾酮二異氰酸酯）三聚體。它廣泛應用于雙組分聚氨酯涂料中，具有優異的耐候性、耐磨性和良好的柔韌性。

1.1 基本參數一覽表：

參數名稱	數值或描述
化學類型	脂肪族異氰酸酯三聚體
NCO 含量	約 21.8%
外觀	無色至淺黃色透明液體
粘度（23℃）	約 500–1000 mPa·s
密度（23℃）	約 1.06 g/cm3
典型應用	工業涂料、汽車修補漆、木器漆、地坪涂料等
固化條件	室溫或加熱固化
VOC 含量	極低（不含溶劑時）

從這張表可以看出，Desmodur Z4470 的 NCO 含量適中，粘度不高，非常適合用于高固含量配方設計。

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二、高固含量 + 低 VOCs，為何如此重要？

2.1 高固含量的意義

所謂高固含量（High Solid Content），指的是涂料中非揮發性成分的比例較高。傳統溶劑型涂料固含量通常在 30%~50%，而高固含量涂料可以做到 65% 以上，甚至接近 100%（如 UV 固化體系）。高固含量意味著：

• 更少的溶劑使用；
• 減少 VOC 排放；
• 提高施工效率（一次成膜更厚）；
• 節省干燥時間和能源成本。

2.2 低 VOCs 的必要性

VOC 是導致光化學煙霧、臭氧污染和室內空氣質量下降的主要元兇之一。各國對涂料中 VOC 含量都有嚴格限制，比如中國《建筑用墻面涂料中有害物質限量》（GB 18582-2020）、歐盟的 Directive 2004/42/EC、美國 EPA 的相關規定等。

因此，開發低 VOCs 涂料不僅是響應政策號召，更是贏得市場信任的關鍵。

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三、Desmodur Z4470 在高固低 VOC 涂料中的角色分析

3.1 為什么選它？

Desmodur Z4470 之所以適合用于高固低 VOC 涂料，主要得益于以下幾個特點：

• 脂肪族結構帶來優異的耐候性：不易黃變，特別適合戶外或長期暴露環境；
• 三聚體結構提供良好交聯密度：形成致密的網狀結構，提高硬度和耐磨性；
• 低粘度便于高固配方設計：無需大量稀釋劑即可操作；
• 反應活性適中：適合室溫固化，也支持加熱加速固化；
• 幾乎不含溶劑：天然具備低 VOC 屬性。

3.2 實際應用案例參考

以某汽車修補漆為例，采用 Desmodur Z4470 搭配聚醚多元醇樹脂，成功將固含量提升至 70% 以上，同時 VOC 含量控制在 150 g/L 以下，完全符合國六排放標準及歐洲環保法規要求。

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四、如何用 Desmodur Z4470 設計高固低 VOC 涂料？

接下來，我們進入實操階段。別擔心，雖然聽起來有點專業，但其實只要掌握幾個關鍵點，你也能成為調漆大師！

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四、如何用 Desmodur Z4470 設計高固低 VOC 涂料？

接下來，我們進入實操階段。別擔心，雖然聽起來有點專業，但其實只要掌握幾個關鍵點，你也能成為調漆大師！

4.1 原材料選擇建議

材料類別	推薦類型或品牌	說明
樹脂	聚酯多元醇、聚醚多元醇	優先選用低粘度、官能團明確的產品
固化劑	Desmodur Z4470	主角登場
助劑	流平劑、消泡劑、潤濕劑	用量不宜過多，避免引入額外 VOC
顏填料	無機顏料為主	選用粒徑小、分散性好的品種
溶劑（可選）	高沸點環保溶劑（如 DBE、丙二醇甲醚）	盡量少用或不用

4.2 配方設計思路

（1）確定 NCO/OH 比例

這是聚氨酯涂料中關鍵的一個比例。一般來說，NCO/OH 控制在 1.0~1.2:1 較為理想。

假設我們使用的多元醇 OH 當量為 1000 g/mol，Z4470 的 NCO 當量約為 139 g/mol，則：

• 若目標為 1:1，則每克多元醇需配比約 0.139 g Z4470；
• 實際可根據固化速度、膜厚需求微調。

（2）計算固含量

以一個基礎配方為例：

成分	用量（質量份）	固體含量
多元醇樹脂	70	100%
Desmodur Z4470	30	100%
助劑	2	100%
顏料	50	100%
總計	152

此時，總固體含量 = 152 / (152 + 0) × 100% = 100%（無溶劑）

若加入少量溶劑（如 10g），則固含量 ≈ 94%

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五、工藝要點與注意事項

5.1 施工方式選擇

• 噴涂：適合大批量生產，注意調節粘度；
• 刷涂/滾涂：適合小面積修補或 DIY 使用；
• 刮涂：用于地坪等厚膜場合。

5.2 固化條件控制

• 室溫固化：一般 24 小時可達初干，7 天內完全固化；
• 加熱固化：60~80℃ 下 2 小時即可完成固化，適用于流水線作業。

5.3 注意事項清單

項目	注意事項
存儲溫度	低于 25℃，避光密封保存
混合比例	精確計量，誤差控制在 ±2% 以內
操作時間（Pot Life）	視溫度而定，通常為 4~6 小時
粘度過高處理	可加入微量環保溶劑調整，但應盡量避免
廢棄物處理	按照當地法規進行危險廢物處置

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六、性能測試與結果分析

為了驗證我們的配方是否真的“靠譜”，我們還需要做一系列測試。

6.1 常規性能測試數據表：

測試項目	方法標準	結果	評價
固含量	GB/T 1725-2007	96%	符合高固標準
VOC 含量	HJ/T 201-2005	<150 g/L	優于國標限值
硬度（鉛筆法）	GB/T 6739-2006	2H	表現優秀
耐沖擊性	GB/T 1732-1993	50 kg·cm	良好
附著力	ASTM D3359	5B	極佳
耐候性（QUV）	ISO 4892-3	1000 h 無明顯變色	抗老化能力強

從這些數據來看，這套配方可以說是“德智體美勞全面發展”的典范。

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七、結語：涂料界的“綠色先鋒”

Desmodur Z4470 不僅是一款優秀的固化劑，更是推動涂料行業向綠色轉型的重要力量。它讓我們在追求性能的同時，不再以犧牲環境為代價。

未來，隨著環保法規的不斷升級和技術的持續進步，像 Z4470 這樣的產品將會越來越受到青睞。我們有理由相信，未來的涂料世界，不僅色彩斑斕，而且空氣清新。

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參考文獻（部分）

國內文獻：

1. 王建軍, 張麗華. 《現代聚氨酯涂料技術》. 化學工業出版社, 2018.
2. 李志剛, 劉洋. “低VOC水性聚氨酯涂料的研究進展”. 涂料工業, 2020(5): 45-50.
3. GB 18582-2020. 建筑用墻面涂料中有害物質限量.

國外文獻：

1. Ulrich, R., & Goldschmidt, A. (2004). Industrial Coatings: Chemistry and Applications. Wiley-VCH.
2. Frisch, K. C., & Reegan, S. (1999). Polyurethane Technology. John Wiley & Sons.
3. European Commission. (2004). Directive 2004/42/EC on the limitation of emissions of volatile organic compounds due to the use of organic solvents in certain paints and varnishes and vehicle refinishing products.

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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。