聚氨酯型不飽和聚酯涂料的研究.pdf

1、不飽和聚酯被有關(guān)專家建議列為“十五”期間不飽和聚酯樹脂行業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展內(nèi)容。不飽和聚酯是廣泛用于鋁板、鍍鋅板、鋼板等金屬表面的底基嵌填材料，主要用在汽車、輪船、機(jī)械等的制造、修理過程的噴漆前填平處理。我國(guó)每年不飽和聚酯用量在28萬(wàn)t以上，其中大部分為國(guó)外產(chǎn)品，國(guó)產(chǎn)涂料在打磨性、干燥時(shí)間、耐沖擊性、貯存穩(wěn)定性等方面與國(guó)外產(chǎn)品還有差距。 早在20世紀(jì)50年代我國(guó)就開始研發(fā)聚氨酯涂料，并取得了一批研究成果。1978年產(chǎn)量?jī)H699t，19

2、90年產(chǎn)量為114萬(wàn)t，2000年產(chǎn)量為8萬(wàn)t，2004年我國(guó)聚氨酯涂料市場(chǎng)的生產(chǎn)總量大約在20萬(wàn)t，約占涂料總產(chǎn)量的6.7％。聚氨酯涂料已成為涂料業(yè)中增長(zhǎng)速度最快的品種之一。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，在美國(guó)其增長(zhǎng)率2倍于涂料工業(yè)的增長(zhǎng)率，用量居醇酸與環(huán)氧之間。近年來(lái)研究的方向之一是發(fā)展環(huán)保型聚氨酯涂料，政府對(duì)環(huán)境保護(hù)的嚴(yán)格法規(guī)，限制涂料施工時(shí)有害物質(zhì)的排放，促使聚氨酯涂料向水性化、粉末化及高固體分方向發(fā)展。 不飽和聚酯涂料具有強(qiáng)度高、易加工

3、、密度低等優(yōu)點(diǎn)，其不足之處是固化產(chǎn)物收縮率高、脆性大；室溫固化時(shí)，由于空氣中氧氣的阻聚作用，使得漆膜表面發(fā)粘，長(zhǎng)久不干，限制了它在涂料工業(yè)中的應(yīng)用。聚氨酯涂料由于其固化后的涂膜具有良好的耐磨性、耐腐蝕性、耐化學(xué)品性以及彈性高等優(yōu)點(diǎn)，常用于金屬的防腐、飛機(jī)蒙皮、家具涂裝、汽車涂裝、地板漆、路標(biāo)漆等，然而聚氨酯涂料在耐水性、硬度等方面還不夠理想。若能結(jié)合不飽和聚酯和聚氨酯涂料的優(yōu)點(diǎn)，合成出帶有聚氨酯鏈節(jié)的不飽和聚酯涂料，使其具有干燥速度快，

4、涂膜質(zhì)量高，易打磨、黏附力強(qiáng)、不開裂、具有一定韌性及硬度的無(wú)需溶劑的綠色環(huán)保涂料，不僅會(huì)擁有廣闊的市場(chǎng)需求，也為研究開發(fā)新型涂料提供理論和實(shí)驗(yàn)參考。 本文主要研究由二元醇和二元酸酐合成出以-OH封端的不飽和聚酯(UP)，利用不飽和聚酯(UP)的-OH與TDI的-NCO的高反應(yīng)活性由不飽和聚酯與1DI反應(yīng)合成聚氨酯型不飽和聚酯樹脂(UPPU)，研究了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、原料配比等對(duì)UPPU樹脂涂膜性能的影響，并用紅外光譜、GPC、

5、SEM、TG及DSC對(duì)涂膜成膜后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，表明這種樹脂具有優(yōu)異的性能；同時(shí)，研究了這種聚氨酯型不飽和聚酯樹脂作為涂料使用的性能，以期為研究開發(fā)新型聚氨酯型不飽和聚酯涂料提供一定的理論和實(shí)驗(yàn)參考。具體的主要研究?jī)?nèi)容是： 1、采用兩步法由二元醇、二元酸酐和甲苯二異氰酸酯(TDI)合成了一種聚氨酯型不飽和聚酯樹脂(UPPU)。第一步由二元醇和二元酸酐合成出以-OH封端的不飽和聚酯(UP)；第二步利用UP的-OH與TDI的-NCO

6、的高反應(yīng)活性由UP與TDI合成UPPU。同時(shí)研究了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、原料配比等對(duì)UPPU樹脂涂膜性能的影響。結(jié)果表明：當(dāng)乙二醇:鄰苯二甲酸酐:順丁烯二酸酐摩爾比為1.2:0.7:0.3，反應(yīng)溫度為205℃，反應(yīng)時(shí)間8h，酸值在40mgKOH/g以下時(shí)，得到UPPU樹脂涂膜性能較好。相比較不同二元醇為原料的聚氨酯型不飽和聚酯樹脂，乙二醇型UPPU的綜合常規(guī)物理機(jī)械性能較好，數(shù)均分子量在104數(shù)量級(jí)，且具有優(yōu)良的耐熱性能，但不同二元醇型的

7、UPPU樹脂與苯乙烯在引發(fā)劑、促進(jìn)劑作用下交聯(lián)反應(yīng)劇烈，凝膠時(shí)間短，不易涂膜，作為涂料使用需要進(jìn)一步的改進(jìn)。 2、改進(jìn)聚氨酯型不飽和聚酯樹脂作為涂料的施工性，研究其與苯乙烯在固化體系的作用下交聯(lián)成膜。調(diào)整UPPU樹脂合成條件，通過實(shí)驗(yàn)研究表明：當(dāng)UPPU樹脂的數(shù)均分子量控制在103數(shù)量級(jí)時(shí)，其聚氨酯型不飽和聚酯涂料(UUPPU)具有一定的施工性。分析實(shí)驗(yàn)條件，考察了乙二醇型UUPPU樹脂的反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、醇酸比、TDI用量、

8、飽和酸與不飽和酸比、交聯(lián)劑、固化體系、填料對(duì)性能的影響，總結(jié)出：反應(yīng)溫度170℃下反應(yīng)3h，乙二醇：鄰苯二甲酸酐:順丁烯二酸酐摩爾比為1.4:0.3:0.7，-NCO:-OH摩爾比為1:1，每15g樹脂中加入交聯(lián)劑5g，固化體系0.3g，填料10g，得到的聚氨酯型不飽和聚酯涂料涂膜后物理機(jī)械性能較好。相比較不同二元醇為原料的聚氨酯型不飽和聚酯涂料，乙二醇型UPPU的綜合常規(guī)物理機(jī)械性能較好，且具有優(yōu)良的耐熱性能。 綜上所述，本文