紫外光固化水性聚氨酯丙烯酸酯低聚物研究

论文摘要

紫外光（UV）固化技术因其快速高效的特性而在涂料行业得到广泛的发展。UV固化水性涂料体系用水取代传统的UV固化体系中的活性稀释剂单体,结合UV固化技术和水性涂料两者的优点,不仅具有环保优势,而且具有固化速度快、节省能源、涂膜性能优良等优点,是涂料发展的一个主要方向；对UV固化水性体系的研究,不仅具有环保效应,而且具有很大的经济效益。目前,研究和应用较多的是综合性能好的聚氨酯丙烯酸酯分散体类涂料。本研究首先制备一种综合聚酯的强度及聚醚的柔韧性的UV固化水性聚氨酯丙烯酸酯分散体（WPUA）。采用异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、聚醚二元醇（PPG210）／聚己二酸新戊二醇酯（聚酯二元醇7112）混合软段、季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）等原料合成不同官能度的UV固化WPUA,并采用环氧树脂（E-44）接枝改性以提高UV固化WPUA的综合性能。实验研究探讨合成上述树脂的最佳反应条件,亲水基团对分散体性能的影响；并对产品涂膜进行应用研究。实验结果表明采用聚醚聚酯混合软段,有效解决涂膜UV固化前粘性问题,能忍受一定的机械应力,可以固化前堆放,给涂装施工带来极大方便；UV固化后赋予涂膜良好的耐水性、耐溶剂等性能,但耐强碱性一般；E-44改性能提高产物涂膜的力学性能。为提高水性树脂的耐碱性,研究合成有机硅改性的混合型亲水基团的UV固化WPUA。采用IPDI、聚醚硅氧烷二元醇WACKER IM 22.IM15/聚酯二元醇（7112）混合软段、PETA等原料合成多官能度的有机硅改性的UV固化WPUA；为提高涂膜的耐水、耐碱性,采用聚乙二醇（PEG600）作为非离子亲水基团,以减少带阴离子型亲水基团的二羟甲基丙酸（DMPA）含量,同时采用有机硅及E-44改性。实验结果表明采用混合型亲水基团及有机硅改性,明显提高固化后涂膜的耐水性、耐碱性、耐溶剂；固化涂膜结合了聚酯强度高和有机硅耐水性好的优点,综合性能优良。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 UV固化水性涂料的组成
• 1.3 UV固化水性低聚物的分类
• 1.3.1 按亲水基团分类
• 1.3.2 按基体树脂分类
• 1.4 UV固化水性涂料的应用领域
• 1.5 UV固化WPUA低聚物研究进展
• 1.5.1 UV固化WPUA低聚物分类
• 1.5.2 UV固化WPUA低聚物改性
• 1.5.3 UV固化WPUA应用工艺研究
• 1.5.4 UV固化WPUA低聚物发展趋势
• 1.6 光引发剂
• 1.7 本论文研究目的、意义及创新点
• 1.7.1 研究目的、意义
• 1.7.2 创新点
• 第二章 聚醚/聚酯混合型UV固化WPUA制备研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验原料及仪器
• 2.3 试验装置
• 2.4 制备工艺
• 2.4.1 UV固化WPUA低聚物的制备
• 2.4.2 涂膜的制备
• 2.5 分析测试
• 2.5.1 异氰酸酯含量的测定
• 2.5.2 粘度的测定
• 2.5.3 固含量的测定
• 2.5.4 分散液贮存稳定性测试
• 2.5.5 树脂的提纯
• 2.5.6 红外分析
• 2.5.7 热分析
• 2.5.8 凝胶率的测试
• 2.5.9 涂膜耐化学腐蚀性检测
• 2.5.10 涂膜机械性能检测
• 2.6 结果与讨论
• 2.6.1 预聚物反应温度的确定
• 2.6.2 反应时间的确定
• 2.6.3 阻聚剂种类与用量对体系稳定性的影响
• 2.6.4 亲水基团含量对乳液稳定性的影响
• 2.6.5 聚酯聚醚比例对涂膜性能的影响
• 2.6.6 不同封端剂及用量对涂膜性能的影响
• 2.6.7 环氧树脂改性
• 2.6.8 红外分析
• 2.6.9 UV固化WPUA固化前后的DSC图分析
• 2.6.10 UV固化WPUA固化前后的TG图分析
• 2.7 本章小结
• 第三章 改性UV固化WPUA的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验原料及仪器
• 3.3 制备工艺
• 3.3.1 UV固化WPUA低聚物的制备
• 3.3.2 涂膜的制备
• 3.4 分析测试
• 3.4.1 异氰酸酯含量的测定
• 3.4.2 粘度的测定
• 3.4.3 固含量的测定
• 3.4.4 分散液贮存稳定性测试
• 3.4.5 树脂的提纯
• 3.4.6 红外分析
• 3.4.7 热分析
• 3.4.8 凝胶率的测试
• 3.4.9 涂膜耐化学腐蚀性检测
• 3.4.10 涂膜机械性能检测
• 3.5 结果与讨论
• 3.5.1 混合亲水基团对分散液稳定性的影响
• 3.5.2 有机硅含量对分散液稳定性及涂膜吸水率的影响
• 3.5.3 固含量对分散液粘度的影响
• 3.5.4 环氧树脂改性
• 3.5.5 红外分析
• 3.5.6 DSC分析
• 3.5.7 TG分析
• 3.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢