水性聚氨酯电泳树脂的制备及其改性研究

论文摘要

本论文对水性聚氨酯体系和改性水性聚氨酯树脂进行了深入的研究，论文主要包括以下4部分内容：第一部分系统地研究了水性阳离子型聚氨酯树脂的制备。论文讨论了亲水性扩链剂MDEA的含量、异氰酸酯种类、低聚物多元醇种类和软硬段比例等对聚氨酯及其电泳漆性能的影响；制备出双组分阴极聚氨酯电泳漆并研究其性能。研究结果表明MDEA含量决定乳液的稳定性和的外观；以脂环族异氰酸酯、聚酯多元醇为原料制备的水性聚氨酯电泳漆膜性能较好；双组分阴极电泳漆的耐腐蚀性能比单组分好。第二部分以自由基聚合方法制备出阳离子型羟基丙烯酸树脂，以甲苯二异氰酸酯（TDI）和丁酮肟（MEKO）合成出半封端型TDI，将两种产物混合反应，制备出系列聚氨酯改性的丙烯酸树脂乳液。乳液成膜后，在高温下解封的NCO官能团同丙烯酸树脂上的羟基反应得到异氰酸酯交联丙烯酸树脂膜。实验结果表明随交联度提高，交联丙烯酸树脂的Tg和材料的凝胶含量增加、材料的拉伸强度、硬度、耐腐蚀性、吸水率同时得到提高。第三部分研究了光固化聚氨酯树脂。以丙烯酸羟乙酯（HEA）封端-NCO制备了光固化阳离子型聚氨酯乳液，讨论了HEA封端比例对乳液性能的影响；研究了固化后树脂的玻璃化转变温度、力学性能和耐腐蚀性能。研究结果显示HEA封端比例增大，乳液稳定性下降；随封端比的增大树脂的Tg升高、耐溶剂性增强、硬度和拉伸强度性能增大、耐腐蚀性能也得到提高。第四部分采用环氧树脂嵌段改性了聚氨酯阳极电泳漆。测试结果显示：高温固化后电泳漆膜的丰满度、厚度、耐腐蚀性都随环氧树脂含量增大而得到改善；环氧E-12的改性效果优于环氧E-44；电泳漆膜的丰满度随改性后聚氨酯的中和度降低而得到改善，漆膜厚度也相应增加，乳液稳定性变差。当中和度为80％时，电泳漆膜的外观和综合性能较好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 水性聚氨酯
• 1.1.1 水性聚氨酯的分类
• 1.1.2 水性聚氨酯的制备方法
• 1.1.3 水性聚氨酯的缺陷
• 1.2 水性聚氨酯的改性
• 1.2.1 实施交联
• 1.2.2 NCO封端
• 1.2.3 优化复配
• 1.3 丙烯酸改性水性聚氨酯
• 1.3.1 丙烯酸树脂
• 1.3.2 丙烯酸树脂改性聚氨酯技术
• 1.4 聚氨酯涂装工艺
• 1.4.1 电泳涂装的基本原理
• 1.4.2 电泳涂装过程的基本反应
• 1.4.3 电泳工艺流程
• 1.5 本课题的研究意义
• 1.6 本课题的研究内容
• 参考文献
• 第二章 实验部分
• 2.1 主要原料及设备
• 2.1.1 原料
• 2.1.2 设备
• 2.2 水性聚氨酯制备的一般步骤
• 2.3 水性聚氨酯的涂装
• 2.4 测试与表征
• 第三章 水性单组分聚氨酯电泳树脂和双组分电泳树脂的制备及性能
• 3.1 引言
• 3.2 水性聚氨酯的合成
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 水性聚氨酯的红外分析
• 3.3.2 水性聚氨酯的DSC分析
• 3.3.3 水性聚氨酯自乳化过程的粘度变化
• 3.3.4 亲水剂用量对聚氨酯性能的影响
• 3.3.5 小分子扩链剂对实验的影响
• 3.3.6 低聚物多元醇对漆膜性能的影响
• 3.3.7 多异氰酸酯种类对漆膜性能的影响影响
• 3.3.8 R值对漆膜性能的影响
• 3.4 双组分电泳漆的制备及其性能
• 3.4.1 双组分聚氨酯电泳漆的固化原理
• 3.4.2 A与B组分的制备及其配比
• 3.4.3 双组分电泳漆的性能
• 3.5 结论
• 参考文献
• 第四章 异氰酸酯交联阳离子型联丙烯酸树脂的制备及其性能
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 阳离子型羟基丙烯酸树脂的制备
• 4.2.3 半封端型TDI的制备
• 4.2.4 封端型TDI接枝丙烯酸树脂的制备
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 MEKO封端效果的探讨
• 4.3.2 接枝丙烯酸分散液的稳定性
• 4.3.3 不同交联密度丙烯酸树脂的DSC曲线
• 4.3.4 丙烯酸树脂的膜面情况及凝胶含量
• 4.3.5 涂膜的拉伸测试
• 4.3.6 不同交联度树脂的耐腐蚀性
• 4.4 小结
• 参考文献
• 第五章 阳离子型紫外光固化聚氨酯树脂的制备及其性能研究
• 5.1 实验部分
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验原料
• 5.2.2 实验原理
• 5.2.3 阳离子型光固化型聚氨酯乳液的制备
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 HEA封端聚氨酯红外分析
• 5.3.2 聚氨酯乳液的稳定性
• 5.3.3 光固化后聚氨酯树脂的DSC分析
• 5.3.4 电泳漆膜的性能
• 5.3.5 光固化聚氨酯膜的力学性能
• 5.3.6 树脂的凝胶含量与硬度
• 5.3.7 树脂的耐腐蚀性
• 5.4 小结
• 参考文献
• 第六章 环氧接枝聚氨酯电泳树脂及其漆膜性能
• 6.1 引言
• 6.2 环氧改性原理
• 6.3 环氧树脂的用量对电泳漆性能的影响
• 6.3.1 E-12改性阳极电泳漆
• 6.3.2 E-44改性阳极电泳漆
• 6.3.3 中和度对改性电泳漆性能的影响
• 6.4 小结
• 参考文献
• 结论
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文和完成的课题目录