卷材涂料用水性聚氨酯的研究

论文摘要

随着经济的快速发展,预涂卷材的应用范围越来越广、数量需求也越来越大,卷材涂料发展的呼声日益高涨。鉴于当今世界对节能环保的重视加强,卷材涂料行业也日趋走向一条高性能、经济型并且绿色环保的道路。目前卷材涂料的新课题主要有：1)环境友好型。开发无卤素的厚涂膜高固含涂料体系、粉末涂料、水性涂料等；2)节能型。开发低温固化涂料、UV固化涂料等；3)开发新的功能性涂料。包括自洁性涂料及防静电涂料等；4)提高聚酯涂料的耐候性。本文通过合成聚酯聚氨酯的方法制备出新的基料树脂,结合涂料生产工艺上的颜填料和助剂的使用,开发了一种新型的水性聚氨酯卷材涂料。1.首先合成一种新的聚酯型聚氨酯树脂,它的合成方法是将二异氰酸酯化合物与羟基官能团聚酯以羟基相对异氰酸酯过量的形式进行共聚,生成含有端羟基官能团的水性聚氨酯树脂。这种方法既引入了大量的氨酯键,使得树脂在水解稳定性、耐酸碱腐蚀性等性能得到提高；又保证了每个大分子都含有羟基官能团,使得树脂更易与交联树脂进行混合。另外,聚氨酯树脂具有可调性,通过对组成物比例的调节以及对不同分子量羟基官能团聚酯的选择等方式,可以在较大范围内得到所需满足的各项性能。选择合适的多异氰酸酯和多元醇合成性能优异的聚氨酯树脂材料,并对这种材料进行固含量、粒径、红外、热学、力学性能等方面的测试,分析它的各项性能是否满足实际要求。结果表明：（1）粒径测试树脂乳液的平均粒径均小于100nm,且粒径分布相对较集中,乳液外观透明,储存稳定性好。（2）红外测试说明,-NCO反应完全,且有大量氨基甲酸酯键和一定量的羟基存在于合成的树脂中,符合卷材涂料的基料树脂要求。（3）通过DSC和TG可以看出,树脂有很好的热性能,可以耐高温烘烤,又可以适应较低温度的使用条件。（4）通过拉伸试验的数据表明,所合成树脂的断裂伸长率比常见聚氨酯树脂和环氧树脂等都高,有较好的柔韧性和加工性能。2.将自制的聚酯型聚氨酯树脂作为基料树脂,用氨基树脂交联,通过颜填料的加入、助剂的改善以及高分子量环氧树脂的调节作用,制得一系列水性聚酯型聚氨酯卷材涂料。根据HG/T 3830《卷材涂料》行业标准进行样板的制备和性能检测,通过对测试数据的分析比较得出最好的卷材涂料配方比。3.探讨了水性聚氨酯树脂的工业化生产的影响因素,主要从乳化过程的中和、加水、搅拌这三阶段来考察,研究树脂合成工艺的操作标准。本课题将聚氨酯良好的物理机械性能和可加工性能与聚酯树脂、环氧树脂的优异性能相结合,并为卷材涂料选择出了较优异的基料树脂；再结合适当颜填料的添加,及各种功能性助剂的选择使用,制备出了具有优良防腐性能、耐溶剂擦拭性能以及很强的附着力和柔韧性等施工性能的水性卷材涂料。优良的卷材涂料,既有很好的理论价值,也有很好的应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 卷材涂料概况
• 1.2 卷材涂料体系介绍
• 1.2.1 树脂
• 1.2.2 颜填料
• 1.2.3 助剂
• 1.3 卷材涂料性能评价
• 1.3.1 卷材涂料液态性能检测
• 1.3.1.1 在容器中状态
• 1.3.1.2 细度
• 1.3.1.3 黏度
• 1.3.1.4 固体含量
• 1.3.2 卷材涂料涂膜性能检测
• 1.3.2.1 涂膜表面性能
• 1.3.2.2 涂膜固化程度
• 1.3.2.3 涂膜物理性能
• 1.3.2.4 涂膜耐久性
• 1.4 研制卷材涂料用水性聚氨酯的意义
• 参考文献
• 第二章 水性聚酯型聚氨酯树脂的制备与表征
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 原料
• 2.2.2 仪器
• 2.2.3 合成工艺
• 2.2.4 性能测试
• 2.2.4.1 乳液外观及稳定性测试
• 2.2.4.2 固含量的测定
• 2.2.4.3 粒径测试
• 2.2.4.4 FTIR测试
• 2.2.4.5 DSC测试
• 2.2.4.6 TGA测试
• 2.2.4.7 拉伸强度测试
• 2.2.4.8 硬度测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 水性聚酯型聚氨酯乳液的粒径分析
• 2.3.2 水性聚酯型聚氨酯树脂的红外表征
• 2.3.3 水性聚酯型聚氨酯树脂的DSC分析
• 2.3.4 水性聚酯型聚氨酯树脂的TGA分析
• 2.3.5 水性聚酯型聚氨酯胶膜的力学性能和硬度分析
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 预涂卷材用水性聚氨酯涂料的制备及性能研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 原料
• 3.2.2 仪器
• 3.2.3 色浆的制备
• 3.2.4 样板的制备
• 3.2.5 性能测试
• 3.2.5.1 黏度测试
• 3.2.5.2 细度测试
• 3.2.5.3 附着力测试
• 3.2.5.4 铅笔硬度测试
• 3.2.5.5 耐MEK擦拭性能测试
• 3.2.5.6 耐冲击性能测试
• 3.2.5.7 耐盐雾性能测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 颜填料的选择对漆膜性能的影响
• 3.3.2 环氧树脂的种类及用量对漆膜性能的影响
• 3.3.3 交联树脂的种类及用量对漆膜性能的影响
• 3.3.4 助剂的使用对漆膜性能的影响
• 3.3.4.1 固化催化剂的选择及用量对漆膜性能的影响
• 3.3.4.2 润湿分散剂的选择对漆膜性能的影响
• 3.3.4.3 流变助剂的选择及用量对漆膜性能的影响
• 3.3.5 漆膜性能的其他影响因素
• 3.3.5.1 基料树脂的分子量和玻璃化温度对漆膜性能的影响
• 3.3.5.2 漆膜的厚度对自身性能的影响
• 3.3.5.3 漆膜的固化程度对自身性能的影响
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 水性聚氨酯树脂乳化工艺的放大过程研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 乳化设备
• 4.2.3 合成过程
• 4.2.4 性能测试
• 4.2.4.1 乳液的外观和稳定性测试
• 4.2.4.2 乳液粒径测试
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 中和时间对乳液粒径的影响
• 4.3.2 转速对乳液粒径的影响
• 4.3.3 加水过程对乳液粒径的影响
• 4.3.3.1 加水速度对乳液粒径的影响
• 4.3.3.2 加水水温对乳液粒径的影响
• 4.3.3.3 加水策略对乳液粒径的影响
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 结论
• 致谢
• 硕士期间发表的论文