聚硅氧烷/聚氨酯预聚体改性醇酸树脂涂料的研究

摘要

醇酸涂料具有施工性好、涂膜丰满度高、柔韧性好等特点,广泛应用于钢结构的装饰与保护;但醇酸涂料存在涂膜的干燥缓慢、硬度低、耐水性差、户外耐候性差等明显的缺点,致使其在户外钢结构的防腐蚀方面使用寿命很短,因而不能满足室外重防腐涂料的性能要求。
　　本论文采用聚硅氧烷/聚氨酯对醇酸涂料进行复合改性,利用化学合成方法制备出聚硅氧烷/聚氨酯预聚体,用该预聚体对醇酸树脂涂料进行改性,研制出一种聚硅氧烷/聚氨酯复合改性醇酸防腐涂料;这种涂料结合了有机硅及聚氨酯的优异特性,使得醇酸涂料具有优异的耐水性、耐候性、耐久性和高附着力等优点,拓宽了醇酸涂料在户外钢结构重防腐方面的应用领域。
　　本论文对醇酸树脂涂料进行配方设计和优化实验,确定出最佳的醇酸涂料配方,并研究了体系中的颜基比、颜料体积浓度对涂料性能的影响。实验结果表明:通过涂料配方优化实验,制备出综合性能优良的醇酸树脂涂料。醇酸树脂的添加量为50％,颜填料添加量为20%,催干剂添加量为2.5%;颜基比在0.6:1～0.8:1范围内时,涂膜的综合性能较好。
　　论文选用端羟基聚二甲基硅氧烷(HTPDMS)和甲苯二异氰酸酯(TDI)为原料,合成端-NCO基聚硅氧烷预聚体,讨论了原材料种类、合成工艺、反应温度及时间、单体配比、催化剂等因素对预聚体性能的影响,采用红外光谱仪对预聚体进行表征和分析。实验结果表明:在合成前需要对原材料进行严格的除水处理,防止副反应的发生。确定出最佳的工艺和配方是:n(-NCO/-OH)为3:2,催化剂添加量为0.7%,反应温度为80℃,反应时间为4h。加入一定量的磷酸可以有效地防止预聚体产生凝胶现象,提高贮存稳定性。通过红外光谱分析可知:TDI中的-NCO基与端羟基聚二甲基硅氧烷的-OH发生了接枝共聚反应。
　　采用端-NCO基聚硅氧烷预聚体(A组分)对B组分(醇酸树脂涂料)进行改性,制备出聚硅氧烷/聚氨酯预聚体改性醇酸树脂涂料;对配制工艺、-NCO/-OH物质的量之比、涂膜固化机理等进行了研究,对涂膜进行了性能检测,并采用红外光谱仪和扫描电子显微镜进行表征和分析。实验结果表明:A组分与B组分物质量的比为1:1时,涂膜的综合性能最优。通过红外光谱分析可知:端-NCO聚硅氧烷预聚物中的-NCO基与醇酸树脂中的-OH基发生反应,将-NCO基、Si-O-Si结构引入醇酸树脂分子链段中。通过扫描电子显微镜(SEM)分析可知:端-NCO基聚硅氧烷预聚体能够有效的改善有机硅与醇酸树脂之间的相容性,形成了一个相互渗透、溶合的有机整体。在两相界交界处出现连续、相互缠结的交联互穿的网络结构(IPN)。

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第一章 绪论

1.1课题研究的背景及意义

1.2防腐涂料的概述

1.3改性醇酸树脂涂料的研究现状

1.4有机硅改性醇酸树脂涂料的现状分析

1.5涂料配方的设计方案

1.6本论文的研究目的及内容

第二章 醇酸树脂涂料配方优化设计研究

2.1引言

2.2实验部分

2.3结果与讨论

2.4本章小结

第三章 端-NCO聚硅氧烷预聚物的制备及研究

3.1引言

3.2 实验部分

3.3结果及讨论

3.4本章小结

第四章 双组份聚硅氧烷/聚氨酯预聚物改性醇酸树脂涂料研究

4.1引言

4.2双组份改性醇酸涂料的制备及性能研究

4.3性能测试及表征

4.4结果及讨论

4.5本章小结

结论与展望

结论:

存在的问题及展望:

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢