新型紫外光固化水性聚氨酯丙烯酸酯的合成与性能研究

摘要

可紫外光固化的水性聚氨酯丙烯酸酯涂料因其具有高效、环保和涂膜性能优异等优点，近年来己成为活跃的研究开发领域之一，并得以快速发展。目前该体系的合成制备主要是通过以单端羟基丙烯酸类单体对聚酯聚醚类端异氰酸酯预聚物进行封端来实现的，但这样采用的主链封端方式引入的可交联固化的双键数量有限，同时聚酯聚醚类聚氨酯又存在耐水、耐热性差等缺点。带双键的亲水二元醇能够通过与异氰酸酯反应引入更多的双键进入产物主链并参与交联；以聚碳酸酯二元醇代替聚酯聚醚类多元醇作为软缎引入分子骨架，由于其具有耐水、耐低温等优异性能有利于改善固化涂层的性能。目前此方面的研究很少见报道。 本文利用马来酸酐、三羟甲基丙烷为原料，得到亲水二元醇，通过分子设计，与甲苯二异氰酸酯(TDI)、丙烯酸羟乙酯(HEA)反应，得到两种高双键含量高羧基含量的新型光固化聚氨酯丙烯酸酯预聚体，采用二正丁胺反滴定法以及傅立叶红外光谱等手段对其合成控制过程进行了研究。 对于聚醚多元醇与甲苯二异氰酸酯(TDI)的反应动力学，本文首次采用先进的在线红外跟踪技术进行了研究。结果表明：该聚合反应分为两个阶段，且每个阶段均为二级反应；得到了两个阶段各自的反应速率常数及其活化能。 本文还基于不同结构的聚碳酸酯二元醇和二异氰酸酯(NCO)成功的合成出系列新型的可紫外光固化的阴离子型PCDL-PU水性体系。对其性能研究表明：当光固化水性树脂的羧基含量为0.2-0.6mmol/g时，所得光固化水性体系为稳定的乳液；当固含量一定时，乳液粒径随-COOH含量的提高，明显下降，同时乳液粘度随-COOH含量的提高而上升；随着中和度的增加，乳液外观由不稳定的微黄乳液向稳定的乳白泛蓝光乳液转变。对其光固化性能研究表明：以三乙胺为中和剂，中和度为80％时，选用Darocur1173且用量为2％时固化效果最佳。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章前言

第2章文献综述

2.1分类与发展历程

2.1.1树脂分类

2.1.2发展历程

2.2国内外研究现状与进展

2.2.1外乳化型

2.2.2自乳化型

2.2.3流变行为研究

2.2.4干燥与成膜研究

2.2.5应用简介

2.2.6课题的提出

2.2.7本章小结

第3章亲水二元醇及新型UV固化水性PUA预聚体的合成

3.1亲水二元醇的合成与结构表征

3.1.1试验药品与仪器

3.1.2分析测试

3.1.3亲水二元醇TM的合成

3.1.4合成控制与结构表征

3.2新型聚氨酯丙烯酸酯预聚体的合成与结构表征

3.2.1实验方法

3.2.2分析测试方法

3.2.3分子结构及合成路线的设计

3.2.4过程控制与其结构表征

3.3本章小结

第4章聚氨酯预聚体的合成反应动力学

4.1前言

4.2实验原料与仪器

4.3实验原理

4.4实验方法

4.4.1求取TDiol-1000和TDI的反应速率常数以及活化能

4.4.2求取TDiol-2000和TDI的反应速率常数以及活化能

4.5结果与讨论

4.5.1 TDiol-1000与TDI的反应动力学参数测定

4.5.2 TDiol-2000与TDI的反应动力学参数测定

4.6本章小结

第5章聚碳酸酯二元醇型水性UV固化PUA的制备与性能研究

5.1前言

5.2实验

5.2.1实验原料

5.2.2聚碳酸酯二元醇型水性UV固化PUA的制备

5.2.3分析测试

5.3结果与讨论

5.3.1亲水基团含量对体系性能的影响

5.3.2中和度对体系性能的影响

5.3.3固含量对体系性能的影响

5.3.4光固化速度的影响因素

5.3.5软段多元醇结构对涂膜性能的影响

5.3.6共混型UV固化水性PUA对性能的影响

5.4本章小结

第6章结 论

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间所取得的科研成果