PEG/MDI体系聚氨酯弹性固化剂的合成及其涂膜性能研究

摘要

聚氨酯是一种应用很广泛的材料。作为涂料的一种，其较好的硬度、耐磨性以及良好的耐化学品性使得它在涂料行业中发展较快。本文在实验的基础上通过各项因素的分析合成了聚氨酯弹性固化剂，并将其制备成聚氨酯清漆，考察它的综合性能。
　　本试验中首先以二苯基甲烷二异氰酸酯(简称MDI)和3种聚醚多元醇(本实验主要为PEG：聚乙二醇)为原料，在聚醚多元醇经过脱水的条件下，确定优化反应条件为：-NCO与-OH摩尔比值为2.4，高温保温控制在110℃，反应时间为3h左右，溶剂质量配比按照醋酸丁酯:二甲苯:醋酸乙酯:环己酮为1:1:1:3。该条件下制得固化剂粘度为10s左右，-NCO％含量为3.15%，与理论值较为接近。对其红外图谱分析，发现合成的弹性固化剂中羟基基团的特征峰基本消失，氨酯基的峰出现说明反应已发生，-NCO典型的特征峰的存在说明了其合成的产物为端异氰酸酯的预聚物。通过对其热重测试发现存在2个失重台阶，其耐热性能良好。
　　通过实验发现，工艺优化后合成的弹性固化剂在室温直接固化成膜的性能如下：力学性能中弹性模量为3144kPa，拉伸强度为1605kPa，断裂伸长率为57.5%。涂膜物理性能中，附着力为4级，耐冲击性达到70 kg·cm，柔韧性达到测试最高级别。
　　通过乙组分和助剂的选择可以适当优化清漆的外观、并增加附着力等性能。将合成的固化剂运用到聚氨酯涂料的制备当中，并对其力学性能进行了监测和分析。经过对比实验后，以825羟基丙烯酸树脂作为清漆乙组分，选择甲、乙两组分的质量比为3.3，添加合适剂量的消泡剂BYK-141和流平剂德谦466，并经过在80℃的1.5 h的固化后，得到的清漆的涂膜性能较优、弹性模量达到5524 kPa。通过观察其SEM结果发现涂膜表面平整无气泡。当试样在受到匀速拉伸时，断裂截面断口平滑，且断面上出现平行的纵向裂纹。同时，涂膜在经过30%H2SO4、10%NaOH浸泡120 h后均无气泡产生。当在产物中添加抗氧剂后，可以起到延缓黄变的作用。

目录

PEG/MDI 体系聚氨酯弹性固化剂的合成及 其涂膜性能研究

STUDY ON THE SYNTHESIS OF PEG/MDI POLYURETHANE ELASTIC CURING AGENT AND COATING PROPERTIES

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题背景

1.2 课题来源及研究意义

1.3 聚氨酯概况

1.4 聚氨酯的研究现状

1.5 本论文主要研究内容

第2章 实验部分

2.1 合成原理

2.2 实验主要试剂与仪器设备

2.3 固化剂的合成

2.4 固化剂测试与表征

2.5 清漆的制备

2.6 清漆性能测试

第3章 聚氨酯弹性固化剂的合成及表征

3.1 引言

3.2 配方的优化

3.3 合成工艺的优化

3.4 测试与表征

3.5 本章小结

第4章 清漆的制备及性能测试

4.1 引言

4.2 乙组分的选择

4.3 固化剂加入量对涂膜的影响

4.4 固化工艺对涂膜性能的影响

4.5 助剂对涂膜性能的影响

4.6 涂膜综合分析

4.7 黄变机理分析

4.8 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果

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致 谢