聚氨酯丙烯酸酯的制备及其在卷材涂料领域的应用

摘要

目前应用于卷材的涂层材料含有大量的有机溶剂,在工业涂装时存在能耗高、污染物排放量大的问题。与传统的涂装方式相比,紫外光(UV)辐射成型工艺可节约能源、环境友好,是新型材料的首选固化工艺之一。本文以UV光辐射固化技术为基础,对卷材的涂层材料开展了合成和应用性能研究。研究内容包括:　　合成了蓖麻油型UV固化的涂层材料并对其性能进行了表征。以蓖麻油、PEG、MDI-50、HEMA为原料合成涂料预聚物,并研究体系各组成的最优方案。通过FT-IR、TGA、涂膜铅笔硬度、柔韧性、拉伸等手段进行表征。结果表明:得到的UV固化涂膜可在16s内固化,硬度2H,柔韧性1mm,拉伸强度13.9MPa,达到了卷材涂层材料的基本性能要求。　　合成了含超支化型UV固化的涂层材料并对其性能进行了表征。以木糖醇为内核,合成了性能良好的超支化聚酯;用PEG溶解后,与MDI-50、HEMA合成预聚物,该方法大大减少了溶剂的使用并改善了涂层的柔韧性。利用FT-IR、GPC、1H NMR、13C NMR、TGA和涂膜性能测试等手段进行分析,得到的UV固化涂膜可在15s内固化,硬度3H,柔韧性1mm,拉伸强度29.7MPa,综合性能进一步提高。　　为进一步改善两种涂料的储存时间、附着性能和降低涂料的成本,向涂料中引入了合适的助剂和无机填料。结果表明:涂料的储存时间延长,涂层材料的附着力达到0级,高岭土和硫酸钡明显提高了涂膜的耐MEK擦拭性能。最终蓖麻油型和超支化型的涂层材料耐热良好,耐MEK擦拭次数分别为103和274,铅笔硬度分别为3H和5H,T弯值均为0T。涂层材料符合“可持续性”理念并且综合性能优良,可以满足卷材涂料的工业应用要求。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 卷材涂料的研究及发展

1．2．1 卷材涂料

1．2．2 可持续性卷材涂料的研究

1．2．3 辐射型固化涂料的特点

1．2．4 卷材涂料的研究方向

1．3 紫外光固化技术的概况

1．3．1 紫外光固化技术

1．3．2 紫外光固化涂料的组成

1．4 聚氨酯在UV固化体系中的应用

1．4．1 体系中的聚氨酯预聚物

1．4．2 聚氨酯的合成

1．4．3 异氰酸酯的主要种类

1．4．4 醇类扩链剂的主要种类

1．5 超支化聚氨酯的研究

1．5．1 超支化聚合物

1．5．2 超支化聚合物的合成方法

1．5．3 在涂料领域超支化聚氨酯的应用

1．6 本文的研究目的、内容和意义

1．6．1 研究目的和意义

1．6．2 研究内容

第二章 UV固化蓖麻油型聚氨酯的合成及涂膜制备

2．1 本章引言

2．2 实验原料与试剂

2．3 实验仪器及设备

2．4 实验过程和操作步骤

2．5 实验测试与表征方法

2．5．1 NCO含量的测定

2．5．2 FT-IR测试方法

2．5．3 涂层硬度的测定

2．5．4 涂层柔韧性的测定

2．5．5 涂膜材料的拉伸测试

2．5．6 涂膜材料的热重分析测试

2．5．7 涂膜材料的吸水率测试

2．5．8 涂膜材料的丙酮溶胀率测试

2．6 结果与讨论

2．6．1 温度对多元醇扩链反应的影响

2．6．2 FT-IR分析

2．6．3 多元醇羟基配比对紫外光固化涂膜的影响

2．6．4 扩链反应NCO／OH摩尔比对紫外光固化涂膜的影响

2．6．5 稀释剂对固化涂膜的影响

2．6．6 光引发剂的最佳用量

2．7 本章小结

第三章 UV固化木糖醇基超支化聚氨酯的合成及涂膜制备

3．1 本章引言

3．2 实验原料与试剂

3．3 实验仪器及设备

3．4 实验过程和操作步骤

3．5 实验分析与表征方法

3．5．1 NMR分析

3．5．2 GPC测试

3．5．3 热重分析

3．5．4 聚酯DSC测试

3．5．5 其它测试和分析

3．6 结果与讨论

3．6．1 木糖醇基超支化聚酯多元醇的表征

3．6．2 纯超支化聚氨酯为预聚物下的固化涂膜情况

3．6．3 超支化体系对涂膜固化时间的影响

3．6．4 超支化体系对固化涂膜性能的影响

3．6．5 光引发剂的最佳用量

3．7 本章小结

第四章 UV固化卷材涂料的制备及其与非主体组分的复配

4．1 本章引言

4．2 实验原料与试剂

4．3 实验仪器及设备

4．4 实验过程和操作步骤

4．5 实验分析与表征

4．5．1 附着力等级测试

4．5．2 T弯测试

4．5．3 涂膜断面SEM表征

4．5．4 耐MEK擦拭测试

4．5．5 耐酸碱测试

4．5．6 反向冲击测试

4．5．7 涂膜DSC测试

4．5．8 其它性能测试

4．6 结果与讨论

4．6．1 阻聚剂对涂料储存的影响

4．6．2 附着力促进剂含量对涂膜性能的影响

4．6．3 纳米氧化铁红对涂膜性能的影响

4．6．4 光引发剂种类和含量与涂膜固化时间的关系

4．6．5 高岭土对涂层性能的影响

4．6．6 超细硫酸钡对涂膜的影响

4．7 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文

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