紫外光固化有機(jī)硅改性水性聚氨酯的合成及隔熱涂料的研制與應(yīng)用.pdf

1、聚氨酯作為一種性能優(yōu)異的樹脂，具有良好的耐水性、耐溶劑性及耐化學(xué)腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于日常生產(chǎn)與生活等多個領(lǐng)域，如紡織業(yè)、印染業(yè)、建筑業(yè)。但水性聚氨酯乳液存在著機(jī)械強(qiáng)度低、耐水性耐磨性以及耐熱性差等缺點(diǎn)，因此，對其進(jìn)行改性就顯得尤為重要。有機(jī)硅材料因其以硅-氧-硅（Si-O-Si）鍵為主鏈結(jié)構(gòu)，耐高溫性能較好、表面張力與表面能較低以及耐水性能優(yōu)異，通過有機(jī)硅改性水性聚氨酯能較好的彌補(bǔ)水性聚氨酯在某些性能上的不足。一般的有機(jī)硅改性

2、水性聚氨酯多以硅烷偶聯(lián)劑為主，本文結(jié)合企業(yè)應(yīng)用需求，旨在合成一種應(yīng)用于玻璃表面的新型的可紫外光固化（UV curing）的有機(jī)硅改性水性聚氨酯（WPU-Si）乳液，并對其合成條件與影響因素進(jìn)行詳細(xì)探討，獲得最佳制備工藝，然后將制備的 WPU-Si乳液與納米氧化銻錫（ATO）水分散液復(fù)配制備成玻璃用隔熱涂料，考察了其隔熱效果，最后探討了 WPU-Si樹脂的光固化動力學(xué)，主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　1.通過γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧

3、基硅烷（KH560）與丙烯酸（AA）反應(yīng)制備一種分子結(jié)構(gòu)上同時含有羥基、硅氧烷與碳碳雙鍵（C=C）多種官能團(tuán)的新型單體KH560-AA，討論了反應(yīng)溫度對其反應(yīng)速度與最終轉(zhuǎn)化率的影響；然后將KH560-AA作為一種新型封端劑對聚氨酯進(jìn)行改性，制備出一種可光固化的WPU-Si乳液，討論了反應(yīng)過程中 R值（體系中-NCO與-OH的摩爾比）、二羥甲基丙酸（DMPA）及KH560-AA的用量對合成的乳液及其涂膜性能的影響，并用紅外光譜（FT-IR

4、）、熱重分析（TGA）、透射電鏡（TEM）和動態(tài)光散射（DLS）等檢測手段對乳液及其漆膜的結(jié)構(gòu)與表面形貌進(jìn)行了表征，結(jié)果表明：KH560與AA反應(yīng)的溫度為70℃，反應(yīng)時間為5 h，R值為1.2~1.3之間，DMPA用量為5 wt.％，KH560-AA用量為4 wt.%時，所合成的乳液泛藍(lán)光半透明，固含量為33.8%，平均粒徑為74.4 nm；乳液固化后漆膜性能對比未改性的水性聚氨酯有所提高，其硬度為2H，對玻璃的附著力為0級，光澤度為8

5、3.2（60°），浸入去離子水中24 h無發(fā)白、無起泡、不脫落。
　　2.使用實(shí)時紅外（real time FT-IR）對WPU-Si樹脂的光固化動力學(xué)過程進(jìn)行了跟蹤檢測，考察了光引發(fā)劑種類和用量對光固化動力學(xué)過程的影響。結(jié)果表明，在一定用量范圍內(nèi)，隨著光引發(fā)劑 Darocur1173與 Irgacure2959用量的增加，雙鍵轉(zhuǎn)化率增大，Irgacure2959的引發(fā)速率更快且當(dāng)光引發(fā)劑用量為7 wt.%時，雙鍵的最終轉(zhuǎn)化率Ir

6、gacure2959比Darocur1173高9.8%，20 s內(nèi)雙鍵轉(zhuǎn)化率可達(dá)85%以上。
　　3.將WPU-Si乳液與納米ATO水分散液復(fù)配制備玻璃用隔熱涂料。首先，探討了pH值、分散劑種類與分散手段對制備ATO水分散液穩(wěn)定性的影響，結(jié)果表明：當(dāng)pH值為8~9，加入5 wt.%KH560為分散劑，采用磁力攪拌，可以將ATO納米粉體穩(wěn)定分散于水中，得到納米ATO水分散液，其平均粒徑約為84.5 nm。將所得的納米ATO水分散液加

7、入WPU-Si乳液當(dāng)中得WPU-Si/ATO雜化涂料以用于玻璃表面的隔熱涂層，同時也通過DLS對WPU-Si/ATO雜化涂料的粒徑進(jìn)行了測試，探討納米ATO含量及涂層厚度對漆膜隔熱性能、涂層可見光透過率與漆膜硬度、附著力和耐水性的影響，結(jié)果表明，當(dāng)ATO含量為4.2 wt.%時，漆膜硬度為4H、耐水泡24 h無發(fā)白、無起泡，附著力為1級，隔熱效果與空白玻璃對比，最大溫差達(dá)12℃左右；當(dāng)涂層厚度少于60μm時，在可見光區(qū)的透過率為80%以