UV固化聚氨酯丙烯酸酯阴极电泳涂料合成制备及性能研究

摘要

UV固化阴极电泳涂料结合了阴极电泳涂料和光固化涂料的优点，不仅固化温度低、固化速度快，而且以水作为分散介质，具有节能环保等优点，已成为近年来涂料研发领域的新方向。
　　 本文从分子设计角度出发，采用自由基溶液聚合的方法，以异佛尔酮二异氰酸酯为原料，端羟基的聚醚二醇作为长链二醇，通过引入N-甲基二乙醇胺提供可阳离子化的胺基，丙烯酸β-羟乙酯提供可光固化的乙烯基，季戊四醇三丙烯酸酯作为活性多官能单体，合成了聚氨酯丙烯酸酯齐聚物。采用FT-IR技术对预聚物的合成过程进行红外追踪，并表征各聚合阶段预聚物的结构。通过丙酮-二正丁胺法对合成过程的反应速率进行监控，结果表明:催化剂二月桂酸二丁基锡的用量为0.15％，反应温度为65℃时，副反应较少，反应物反应活性的差距较小，反应速率容易控制。从树脂的分子量及其分布考虑，根据树脂的水分散特性和漆膜的性能确定了各单体的适宜配比:n(IPDI)∶n(聚丙二醇)∶n(MEDA)∶n(HEA)=4∶1∶2∶1，齐聚物的数均分子量为2101，胺值为37.3mgKOH/g，中和度为80-100％。
　　 通过对聚氨酯丙烯酸酯预聚物进行中和使其盐基化，加水稀释从而制得阴极电泳涂料。详细研究了聚氨酯丙烯酸酯树脂的水分散过程，并讨论了预聚物中亲水基团的含量、中和剂和中和度等对漆膜性能、水分散稳定性的影响。研究结果表明:电泳液固体分15％;中和度80-100％;电泳电压140-180V,电泳时间2min;电泳温度为25℃下漆膜的综合性能优异，附着力为1级;铅笔硬度为4H;耐冲击性为50kg·cm;耐水性及耐溶剂性能良好。
　　 在漆膜光固化过程中，体系中活性多官能单体的含量对漆膜的光固化速度及漆膜的固化性能有很大的影响。当体系中活性多官能单体季戊四醇三丙烯酸酯含量为33-75％时，漆膜的光固化速率较快，固化后漆膜外观平整光滑，性能优异。光引发剂的种类和含量都对漆膜的光固化速率及性能有较大的影响。光引发剂的用量一般以3～5％为宜，将Daroucre1173和Irgacure184复配使用时，漆膜的光固化速率及凝胶含量最高，在2s时漆膜的凝胶含量为77％，而在相同固化条件下Daroucre1173的凝胶含量为69％，Irgacure184的凝胶含量为67％。最后通过热分析技术(TGA)测定固化后漆膜的热分解温度在300～420℃之间，热稳定性良好。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 紫外光(UV)固化阴极电泳涂料概述

1．2 UV固化阴极电泳涂料的原理

1．2．1 阴极电泳涂装原理

1．2．2 紫外光固化原理

1．3 UV固化阴极电泳涂料的特点

1．4 UV固化阴极电泳涂料的发展历程

1．5 UV固化阴极电泳涂料的应用研究

1．6 UV固化阴极电泳涂料的研究

1．6．1 基体树脂

1．6．2 光引发剂

1．6．3 氧阻聚及解决方法

1．7 本课题的研究目的与内容

1．7．1 本课题的研究背景及研究意义

1．7．2 本课题的研究内容

第2章 聚氨酯丙烯酸酯齐聚物的合成

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 实验药品及原材料

2．2．2 实验仪器及设备

2．2．3 实验过程

2．2．4 测试与表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 聚氨酯丙烯酸酯预聚物的合成设计

2．3．2 红外光谱(FT-IR)分析

2．3．3 温度对反应体系的影响

2．3．4 催化剂对反应体系的影响

2．3．5 配比的影响

2．4 本章小结

第3章 UV固化阴极电泳涂料的电泳性能

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 实验药品及原材料

3．2．2 实验仪器及设备

3．2．3 实验过程

3．2．4 分析与测试

3．3 结果与讨论

3．3．1 水分散过程

3．3．2 亲水基团的含量对分散体系的影响

3．3．3 中和剂和中和度对水分散体系的影响

3．3．4 电泳涂装的影响因素

3．4 本章小结

第4章 电泳漆膜的UV固化及性能研究

4．1 前言

4．2 实验部分

4．2．1 实验药品及原料

4．2．2 实验仪器及设备

4．2．3 分析与测试

4．3 结果与讨论

4．3．1 闪蒸过程对漆膜的影响

4．3．2 活性多官能单体的含量对固化漆膜性能的影响

4．3．3 光引发剂种类对光固化速度的影响

4．3．4 光引发剂含量对光固化速度的影响

4．3．5 光固化时间对漆膜性能的影响

4．3．6 热分析

4．4 结论

第5章 结论

参考文献

致谢