新型羟基丙烯酸水分散体及高PVC涂料的制备

论文摘要

本论文分为两部分，第一部分为叔碳酸缩水甘油酯改性羟基丙烯酸水分散体的制备；第二部分为高颜料体积浓度（PVC）水性双组分聚氨酯有色涂料的制备。（1）选用叔碳酸缩水甘油酯（E10P）对羟基丙烯酸树脂进行改性。考察了E10P引入方式、丙烯酸加入方式、引发剂用量、羟值及玻璃化温度（Tg）大小对羟基水分散体影响，制备出一种低VOC含量、高稳定性、低粘度、无需抽提助溶剂的E10P改性羟基丙烯酸水分散体。用红外光谱仪（FT-IR）、凝胶渗透色谱仪（GPC）和激光粒度分析仪对产物结构、分子量及其稳定性进行表征，并采用黏度计、光泽度仪、铅笔硬度等对水分散体及其最终涂膜进行测试分析。结果表明：引发剂采用TAPA，易得到线性分子链聚合物，且黏度较低，分子量分布较窄，其最佳用量为2.5～3.0%；在丙烯酸树脂聚合过程中引入E10P，得到的树脂分子量及其分布系数较小、其分散体粒径较小；采用两步法引入丙烯酸单体，所得羟基水分散体粒径更小，分布更均匀；此外，研究表明，随着羟值的升高及伯/仲羟基（OH）比的增大，涂膜表干时间缩短；Tg在17℃～26℃范围内，涂膜光泽度和硬度较高。采用该法制备树脂与多异氰酸酯固化剂复配时，乳化性能优异，涂膜耐化学品性、机械性能及保光保色性能均优于未改性的同类树脂。（2）采用溶液聚合的方法，将2-羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯（HEMAP）与丙烯酸酯类单体共聚，制备一种含磷酸酯基团的羟基丙烯酸树脂水分散体。采用激光粒度分析仪对分散体的Zeta电位、粒径大小及其分布进行表征；考察了HEMAP的引入方式及添加量对丙烯酸水分散体的影响；并通过电化学测试、涂膜耐磨性测试、涂膜接触角测试等确定了该树脂制备白色涂料的临界颜料体积浓度（CPVC）。结果表明，丙烯酸酯类单体共聚的同时引入HEMAP为最佳工艺路线；HEMAP添加量为单体总量的2%～3%时水分散体固含量较高、分子量及粒径较小，其引入可使白色涂料CPVC达到40%，较之不含磷酸酯基团的羟基丙烯酸树脂水分散体复配涂料，PVC提高了10%；HEMAP提高涂料PVC含量的原因可能是：1、HEMAP的引入可减小羟基水分散体的粒径；2、HEMAP的高极性使羟基水分散体有较高地蓄存颜填料能力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 聚氨酯发展史
• 1.2 水性双组分聚氨酯涂料概述
• 1.2.1 水性双组分聚氨酯涂料的组成
• 1.2.2 水性双组分聚氨酯的化学反应
• 1.3 水性双组分聚氨酯涂料的水性多元醇体系
• 1.3.1 乳液型多元醇
• 1.3.2 分散体型多元醇
• 1.4 水性双组分聚氨酯涂料用颜填料及助剂
• 1.4.1 颜填料的选择
• 1.4.2 助剂的选择
• 1.5 本论文研究意义和研究内容
• 1.5.1 研究意义
• 1.5.2 研究内容
• 第2章 叔碳酸缩水甘油酯改性羟基丙烯酸水性分散体的制备
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料及规格
• 2.2.2 实验仪器与装置
• 2.2.3 实验原理
• 2.2.4 实验步骤
• 2.2.5 测试方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 反应条件的确定
• 2.3.2 引发剂及其用量的确定
• 2.3.3 叔碳酸缩水甘油酯改性羟基丙烯酸酯树脂的红外表征
• 2.3.4 叔碳酸缩水甘油酯改性丙烯酸树脂合成工艺的确定
• 2.3.5 丙烯酸单体加入方式的确定
• 2.3.6 羟值大小对涂膜性能的影响
• 2.3.5 玻璃化温度 Tg对涂膜光泽度和硬度的影响
• 2.3.6 固含量对羟基丙烯酸水分散体的影响
• 2.3.7 羟基丙烯酸水分散体热储稳定性
• 2.4 本章结论
• 第3章 高 PVC 水性双组分聚氨酯有色涂料
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料及规格
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 实验步骤
• 3.2.4 测试方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 反应条件的确定
• 3.3.2 表征结果分析
• 3.3.3 磷酸酯单体 HEMAP 改性羟基丙烯酸水分散体的制备
• 3.3.4 含磷酸酯基团水性双组分聚氨酯有色涂料 CPVC 的测定
• 3.3.5 磷酸酯单体 HEMAP 提高有色涂料 PVC 基理探讨
• 3.4 本章结论
• 结论
• 参考文献
• 致谢