高固含量磺酸/羧酸盐复合型水性聚氨酯木器涂料的合成与制备研究

摘要

环境的日益恶化使得世界各国对造成环境污染、破坏大气臭氧层的有机挥发物（VOC，主要为有机溶剂）的限制日趋严格，使用大量有机溶剂的涂料向水性化发展成为必然趋势，尤其和人们生活环境密切相关的木器装修及家具用涂料的水性化更是迫在眉睫。聚氨酯涂料由于漆膜具有良好综合性能，使其成为木器用涂料的主导产品。水性聚氨酯木器涂料由于水性聚氨酯树脂研发所具有的技术难点，使它的发展速度滞后于溶剂型，目前普遍存在固含量低、耐水性差等问题。
　　本文以复配羧酸盐与磺酸盐亲水基团为基础，大大提高了分散体的固含量，并结合磺酸盐亲水扩链剂及多胺复合扩链的方式，针对性合成了可用于制备木器涂料的高固含量的水性聚氨酯分散体，解决目前市售水性聚氨酯木器涂料固含量偏低的不足。本文的研究内容主要有以下四个方面：
　　1.选择合适的单体，合成含有磺酸盐基团的端-OH聚酯多元醇。通过条件实验，确定了聚酯的合成工艺，就聚酯树脂的聚酯分子量对分散体及涂膜性能的影响进行分析研究，并对聚酯树脂结构进行表征；
　　2.制备符合研究要求的聚氨酯预聚体。研究分析了NNCO/NOH以及二羟甲基丙酸用量对预聚体分散性能及涂层性能的影响；
　　3.水性聚氨酯分散体制备：通过磺酸盐小分子扩链剂的引入以提高分散体的固含量，同时采用多元胺进行复合扩链，以提高树脂的支化度，增强涂层的耐介质性能；就磺酸盐亲水基团用量对分散体及涂层性能的影响、有机硅改性剂种类对分散体状态的影响以及有机硅改性剂用量对涂膜性能的影响进行了研究；通过透射电镜扫描、激光动态散射仪对磺酸/羧酸盐复合型水性聚氨酯水分散体的粒径大小及其分布进行表征。
　　4.高固含量磺酸/羧酸盐复合型水性聚氨酯木器涂料的制备及涂层性能检测，研究了成膜助剂、消光粉对涂膜硬度的影响。本课题研究的涂料固含量达到50％以上，性能完全满足《GB/T23999-2009室内装饰装修用水性木器涂料》要求。

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第一章 绪论

1.1聚氨酯涂料概述

1.2聚氨酯木器涂料

1.3水性聚氨酯木器涂料发展现状及趋势

1.4水性聚氨酯木器涂料存在问题

1.5水性聚氨酯木器涂料制备技术的发展趋势

1.6磺酸盐型水性聚氨酯

1.7研究目的及意义

1.8本课题的研究内容

第二章 磺酸/羧酸盐复合型水性聚氨酯分散体制备

2.1引言

2.2实验部分

2.3表征及测试

2.4实验过程

2.5结果与讨论

2.6本章小结

第三章 高固含量磺酸/羧酸盐复合型水性聚氨酯木器涂料的制备

3.1引言

3.2实验部分

3.3表征及测试

3.4实验过程

3.5结果与讨论

3.6本章小结

第四章 结论与展望

4.1 结论

4.2研究展望

参考文献

致谢