水性紫外光固化树脂的合成以及结构与性能研究

论文摘要

水性光固化涂料结合了传统光固化技术和水性涂料技术的优点,对环境无污染、对人体健康无影响,不易燃烧、安全性好,已成为涂料行业的研究热点。因此,本文先合成了改性环氧丙烯酸酯树脂和水性聚氨酯树脂,然后配制了水性光固化涂料,并添加有机蒙脱土制备了水性光固化抗菌涂料,研究了树脂及涂料的制备及表征。首先合成了马来酸酐和丁二酸酐改性环氧丙烯酸酯树脂,研究反应速率、树脂水溶性和颜色的影响因素,优化了反应条件,用红外光谱（FTIR）表征了产物结构；由合成树脂配制了水性紫外光固化涂料,研究了固化工艺和涂膜性能。研究结果表明：丁二酸酐改性环氧丙烯酸酯树脂的水溶性好、颜色浅；丁二酸酐与双酚A型环氧丙烯酸酯反应的最佳条件为环氧丙烯酸酯与丁二酸酐的摩尔比为1：2,丙酮为溶剂,反应温度75℃,三乙胺催化剂用量1.0 mass%;由丁二酸酐改性环氧丙烯酸酯树脂配成的水性光固化涂料,其固化膜的光泽度好和柔韧性优良,将具有广阔的应用前景。其次,用异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、2,2-二羟甲基丙酸（DMPA）.丙烯酸羟乙酯（HEA）和聚醚型聚乙二醇（PEG）、聚酯型聚己二酸丁二醇酯二醇（PBA）合成了水性聚氨酯丙烯酸酯树脂,研究了反应条件对反应速率、树脂水溶性的影响,优化了反应的工艺条件；然后由该树脂配制了水性紫外光固化涂料,研究了固化工艺和涂膜性能。得到了如下研究结果：水性聚氨酯树脂的耐黄变性能良好；优化的反应的工艺条件为：水性光固化聚氨酯反应的最佳条件为2,2-二羟甲基丙酸（DMPA）与聚乙二醇（PEG）摩尔比为2：1,溶剂为10%,反应温度80℃,催化剂二丁基二月桂酸二正丁锡用量0.6 mass%;由水性聚氨酯丙烯酸酯树脂配成的水性光固化涂料,其固化膜的光泽度好、柔韧性优良的优点,有望获得广泛应用。最后,将有机蒙脱土加入水性紫外光固化环氧丙烯酸酯涂料中制备了抗菌涂料,研究了抗菌涂层的理化性能、抗菌防霉性能和耐水性。研究发现：抗菌水性光固化涂料具有优异的抗菌防霉性能；当有机蒙脱土的添加量为2.0 mass%时,抗菌涂层对E.coli和S.aureus的抑菌圈大小分别为7.0和9.0 mm,防霉等级为0级,耐水性良好,理化性能指标都达到国家或行业标准。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 前言
• 1.1 水性紫外光固化涂料
• 1.1.1 紫外光固化涂料简介
• 1.1.2 水性紫外光固化体系的简介
• 1.1.3 水性紫外光固化体系的分类
• 1.1.4 水性紫外光固化体系的组成
• 1.1.5 水性紫外光固化体系的干燥与成膜过程
• 1.1.6 水性紫外光固化体系的固化过程
• 1.1.7 水性紫外光固化体系的进展
• 1.2 抗菌涂料
• 1.2.1 抗菌材料未来发展趋势
• 1.2.2 紫外光固化抗菌涂料
• 1.3 本论文研究的目的意义、内容以及创新点
• 1.3.1 研究目的和意义
• 1.3.2 研究内容
• 1.3.3 创新点
• 参考文献
• 第二章 水性紫外光固化环氧丙烯酸酯的合成与表征
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 实验原理
• 2.1.4 实验方法
• 2.1.5 分析测试
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 马来酸酐改性环氧丙烯酸酯
• 2.2.2 丁二酸酐改性环氧丙烯酸酯合成的确定
• 2.2.3 反应物配比对产物的水溶性的影响
• 2.2.4 谱图分析
• 2.2.5 马来酸酐改性与丁二酸酐改性树脂颜色对比
• 2.2.6 光固化工艺
• 2.2.7 固化膜热重分析
• 2.3 小结
• 参考文献
• 第三章 水性紫外光固化聚氨酯的合成与表征
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验试剂
• 3.1.2 实验仪器
• 3.1.3 实验方法
• 3.1.4 分析测试
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 预聚物合成过程的研究
• 3.2.2 谱图分析
• 3.2.3 DMPA和PEG的物质的量比对粒径的影响
• 3.2.4 DMPA和PEG的物质的量比对涂膜性能的影响
• 3.2.5 光固化工艺
• 3.2.6 影响产品耐黄变性能的主要因素
• 3.3 小结
• 参考文献
• 第四章 水性紫外光固化抗菌涂料的制备与表征
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 原料和试剂
• 4.1.2 实验仪器合设备
• 4.1.3 实验方法
• 4.1.4 分析测试
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 抗菌涂料的理化性能
• 4.2.2 抗菌涂膜的抗菌防霉性能
• 4.2.3 抗菌涂层的耐水性
• 4.3 小结
• 参考文献
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 硕士期间发表论文和申请的专利
• 致谢