聚氨酯丙烯酸酯树脂的合成及涂膜性能的研究

论文摘要

甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体作为主要的活性单体与聚氨酯丙烯酸酯(PUA)树脂在引发体系的作用下进行自由基聚合固化而得到的涂膜具有优异的物理力学性能,特别是在耐候性方面的突出表现受到广泛的关注。本文通过聚氨酯丙烯酸酯树脂的合成及其在防水涂料方面的应用,探索了PUA树脂合成的最佳工艺条件,通过对合成工艺的优化和对单体的选择,最终研制出性能优异的涂料。本文主要从原材料的选择、预处理,合成方法的选择以及合成条件的控制几个方面,对PUA树脂的合成进行了详细的论述。采用IPDI、聚酯二元醇、HEA为原材料,通过本体法两步反应制得了柔韧性、耐黄变性良好的PUA预聚体,并从催化剂和反应温度等方面对合成过程及产品性能的影响进行了研究总结,得出了合成PUA的最佳工艺条件:第一步,多元醇与IPDI在50℃温度下反应生成带NCO基团的预聚体;第二步,以总量的0.08%的二月桂酸二丁基锡做催化剂,在60℃条件下,以恒定的速度加入HEA并反应至终点。通过对自制涂料体系固化膜的多种主要性能参数(如:硬度、附着力、固化速度、柔韧性等)分析可以看出:影响涂膜硬度和柔韧性的主要因素是合成PUA树脂的长链二元醇的链长和分子量及活性单体的玻璃化温度;影响固化速度的主要因素是引发剂的加入量和温湿度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 防水涂料的概述
• 1.1.1 防水涂料的组成与作用机理
• 1.1.2 防水涂料的研究现状和发展趋势
• 1.2 聚氨酯丙烯酸酯树脂
• 1.2.1 聚氨酯丙烯酸酯树脂合成
• 1.2.2 聚氨酯丙烯酸酯树脂性能特点及应用
• 1.3 本论文的意义、创新点和主要内容
• 第二章 PUA 树脂的制备
• 2.1 主要原料与试验仪器
• 2.2 聚氨酯丙烯酸酯树脂（PUA）合成机理分析
• 2.2.1 异氰酸酯的反应机理
• 2.2.2 异氰酸酯与活泼氢化合物的反应
• 2.2.3 催化剂存在下的反应机理
• 2.3 PUA 预聚体合成工艺及过程控制方法
• 2.3.1 合成工艺
• 2.3.2 过程控制方法
• 2.4 影响 PUA 预聚体合成的工艺因素
• 2.4.1 催化剂用量对PUA 预聚体合成的影响
• 2.4.2 反应温度对PUA 预聚体合成的影响
• 2.4.3 原料对PUA 预聚体合成的影响
• 2.4.4 原料含水量对PUA 预聚体合成的影响
• 2.5 PUA 结构表征与结果分析
• 2.5.1 PUA 树脂及其涂膜的红外表征
• 2.5.2 PUA 预聚体的DSC 表征及分析
• 2.5.3 PUA 预聚体的热失重表征及分析
• 第三章 PUA 树脂制备防水涂料
• 3.1 主要实验原料及涂膜性能检测标准
• 3.2 涂膜的制作过程
• 3.3 涂膜性能研究
• 3.3.1 单体种类及用量的确定
• 3.3.2 涂膜的固化速度
• 3.3.3 涂膜的硬度
• 3.3.4 附着力
• 3.3.5 颜填料对涂膜物理性能的影响
• 3.3.6 涂膜的柔韧性
• 3.3.7 实验环境的控制及对成品的影响
• 3.4 小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢