水性光固化聚氨酯制備工藝優(yōu)化及漆膜性能研究.pdf

1、近年來為了保護環(huán)境，世界各國對環(huán)境治理力度不斷加大，國家相繼出臺法律法規(guī)。涂料作為污染的重要來源，污染環(huán)境、威脅人身安全，環(huán)保、無毒、對人身傷害少的環(huán)保型涂料日益引起人們的重視。水性光固化涂料結(jié)合了水性涂料污染少、VOC含量低、無毒、安全和光固化技術(shù)節(jié)能、高效的優(yōu)點，近年來成為環(huán)保涂料領(lǐng)域的研究熱點。然而其制備工藝的研究尚不系統(tǒng)，本文系統(tǒng)研究了二元醇結(jié)構(gòu)、DMPA含量、官能度、成鹽劑、乳化工藝等對水性光固化涂料分散性能、穩(wěn)定性、固化行為

2、和漆膜性能的影響。并在樹脂結(jié)構(gòu)中進一步引入側(cè)基硅氧烷，以降低固化漆膜表面能和提高耐水性。具體研究內(nèi)容如下：
　　采用商品化多元醇(PEG1000/PCL1000/PLA1000)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、二羥甲基丙酸(DMPA)、丙烯酸羥丙酯（HPA）、季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）等為原料合成了一系列不同結(jié)構(gòu)和羧酸含量的聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚物。采用FTIR和1H-NMR對合成預(yù)聚物進行了結(jié)構(gòu)表征，結(jié)果表明成功合成了預(yù)期產(chǎn)物

3、。采用三乙胺(TEA)、N,N-二甲基乙醇胺(DMEA)和三乙醇胺(TEOA)對樹脂中的羧酸進行中和，研究了中和度、剪切速率、剪切時間、DMPA含量等對樹脂分散行為的影響，采用激光粒度儀測試了分散液粒徑，并采用高速離心和凍融循環(huán)對分散液穩(wěn)定性進行了研究。結(jié)果表明，隨DMPA含量從4wt％升高到10wt%，分散液外觀由乳白色轉(zhuǎn)變?yōu)槌吻逋该?、分散液黏度上升，分散液黏度?2.0 mPa.s增加到17.6mPa.s、分散液平均粒徑從45.50

4、 nm減小到10.32 nm；中和度從60%到過量，分散液外觀由乳白色向乳白色泛藍光轉(zhuǎn)變，分散液平均粒徑從94.20 nm減小到39.31 nm。適宜的DMPA含量為5wt%，適宜的成鹽劑為DMEA，最佳乳化工藝為中和度80%~90%，剪切時間40 min、剪切速率3000 r/min，分散液外觀為乳白色、微泛藍光，分散液粒徑為36.60 nm，分散液穩(wěn)定性超過六個月。
　　采用傅里葉紅外光譜法(FTIR)對紫外光固化過程進行監(jiān)測

5、，結(jié)果表明，各個體系在25 s后雙鍵轉(zhuǎn)化率達到平衡，最終丙烯酸雙鍵的轉(zhuǎn)化率均為92%以上。
　　采用凝膠含量、溶水率、吸水率、耐介質(zhì)性能、物理性能等研究了二元醇結(jié)構(gòu)、官能度、DMPA含量等對固化漆膜性能的影響。結(jié)果表明：凝膠含量隨官能度的增加而提高，而DMPA含量的提升降低了凝膠含量，從DMPA含量為4wt%時的85%降低到DMPA含量為10wt%時的69%。PCL/PLA體系固化膜吸水和溶水率比PEG體系固化膜低，DMPA含量的

6、提升惡化了漆膜的耐水性能，固化膜吸水率從DMPA含量4wt%時的18.5%上升到19.8%，溶水率從DMPA含量4wt%時的3.1%上升到6.9%。固化漆膜具有良好的物理性能，柔韌性達到0.5 mm，在馬口鐵上的附著力為均達到0級，PCL/PLA體系固化膜鉛筆硬度達到3H，PEG體系固化膜鉛筆硬度達到H，隨DMPA含量從4wt%提升到10wt%，鉛筆硬度從2H降低到2B以下。
　　為了提高固化膜的耐水性，按一定比例將含硅二元醇加入