聚氨酯丙烯酸酯光固化阴极电泳漆的制备及性能

摘要

丙烯酸酯类单体溶液共聚合成了具有侧链羟基的丙烯酸树脂，再用异佛尔酮二异氰酸酯与甲基丙烯酸-β-羟乙酯的半加成物对其进行改性，得到了电泳漆基体树脂，经酸中和制得光固化阴极电泳漆。考察了催化剂、反应温度、反应时间等对IPDI半加成物的合成及IPDI半加成物改性丙烯酸树脂反应的影响；研究了酸中和后树脂水分散性的影响因素和电泳工艺参数对电泳漆膜厚度和外观的影响；并对漆膜光固化速度和固化膜性能的影响因素进行了探讨。 13C-NMR谱图表明，在二月桂酸二丁基锡催化作用下，异佛尔酮二异氰酸酯与甲基丙烯酸-β-羟乙酯生成单封闭的IPDI半加成物，该反应受DBTDL浓度、反应温度和反应物摩尔比的影响。红外光谱表明IPDI半加成物改性后的丙烯酸树脂中引入了不饱和的C=C双键和N,N-二甲胺基，说明合成树脂既可阴极电泳也可紫外光固化。IPDI半加成物改性丙烯酸树脂反应受催化剂、反应温度、反应时间等的影响，DBTDL/TEA复合催化剂的催化效果优于单一催化剂，这与两者的协同作用有关，复合催化剂的催化效率与其浓度有关。 树脂中叔氨基和羟基含量、中和剂种类、中和度及固含量影响树脂的水分散性。树脂中DMAEMA链节增多，树脂在水中的分散性增强；中和度增加，树脂的水分散性增强，漆液粘度也随之上升，与醋酸相比，乳酸中和的树脂具有更好的水分散性；随固含量降低，漆液由透明溶液变为不透明乳液，再逐渐变为透明溶液。 电泳过程中，电泳漆固含量、电泳电压、电泳时间、电泳温度、pH值等工艺参数对电沉积漆膜厚度、漆膜外观有较大影响。 树脂中叔氨基和羟基官能单体含量以及不饱和双键含量对固化膜性能有重要影响，活性多官能团单体和光引发剂对沉积漆膜的光固化速度和性能有很大的影响，活性多官能团单体含量增加，光固化速度加快，固化膜的铅笔硬度、耐溶剂性、附着力都有所增强；三官能度的TMPTA比双官能度的TPGDA能更好地改善固化膜性能。光引发剂选用与引发剂的紫外吸收波长和与树脂相容性相关。

目录

摘要

前言

第一章文献综述

1.1紫外光固化阴极电泳漆基体树脂

1.1.1丙烯酸树脂

1.1.2环氧树脂

1.1.3聚氨酯

1.2电泳涂装原理

1.3沉积膜生长机理及其动力学

1.4电泳涂装工艺

1.5电泳涂装影响因素

1.5.1树脂中和程度及电泳漆pH值

1.5.2电泳漆固含量

1.5.3电泳温度

1.5.4电泳电压

1.5.5电泳时间

1.5.6基体电极

1.5.7有机溶剂

1.6沉积漆膜的紫外光固化

1.6.1紫外固化原理

1.6.2紫外光引发剂

1.7影响UV固化阴极电泳漆性能的因素

1.7.1基体树脂

1.7.2光引发剂

1.7.3闪蒸技术应用

1.7.4活性官能单体

1.8课题研究目的与内容

第二章光固化阴极电泳漆基体树脂的合成

2.1前言

2.2实验部分

2.2.1实验原料

2.2.2合成原理

2.2.3基体树脂的合成

2.2.4分析与测试

2.3结果与讨论

2.3.1催化剂浓度对IPDI半加物合成反应的影响

2.3.2温度对IPDI半加物合成反应的影响

2.3.3 HEMA和IPDI摩尔比对IPDI半加物合成反应的影响

2.3.4核磁谱图(NMR)分析

2.3.5催化剂种类对IPDI半加成物与丙烯酸树脂反应的影响

2.3.6复合催化剂对IPDI半加成物与丙烯酸树脂反应的影响

2.3.7复合催化剂中TEA浓度对IPDI半加成物与丙烯酸树脂反应的影响

2.3.8温度对IPDI半加成物与丙烯酸树脂反应的影响

2.3.9红外光谱(FT-IR)分析

2.4 小结

第三章光固化阴极电泳漆的电泳性能

3.1前言

3.2实验部分

3.2.1实验原料

3.2.2电泳漆的配制

3.2.3电泳工艺

3.2.4分析与测试

3.3结果与讨论

3.3.1聚氨酯丙烯酸树脂组成对树脂水分散性的影响

3.3.2中和剂和中和度对树脂水分散性的影响

3.3.3固含量对树脂水分散性的影响

3.3.4电泳漆固含量对漆膜厚度及外观的影响

3.3.5电泳漆pH值对漆膜厚度及外观的影响

3.3.6电泳电压对漆膜厚度及外观的影响

3.3.7电泳时间对漆膜厚度及外观的影响

3.3.8电泳温度对漆膜厚度及外观的影响

3.4小结

第四章电泳漆膜的紫外光固化及性能

4.1前言

4.2实验部分

4.2.1实验原料

4.2.2紫外光固化

4.2.3分析与测试

4.3结果与讨论

4.3.1树脂中叔氨基及羟基含量对固化膜性能的影响

4.3.2双键含量对固化膜性能的影响

4.3.3活性官能单体对固化膜性能的影响

4.3.4光引发剂对固化膜性能的影响

4.4小结

第五章结论

参考文献

致谢