HDI三聚体-含异氰酸酯基硅氧烷复合物改性聚氨酯的研究

论文摘要

聚氨酯涂料由于其所具备的良好的综合性能,被广泛地应用于工业生产和日常生活中。二异氰酸酯三聚体改性聚氨酯涂料能有效促进材料内部交联结构的形成,进而改善漆膜的使用性能。因此,二异氰酸酯三聚体已逐步成为了制备高性能聚氨酯涂料的重要原料之一。目前,国内外制备聚氨酯涂料所使用的二异氰酸酯三聚体中,甲苯二异氰酸酯三聚体（TDI）占了相当大的比例。但是,这类聚氨酯涂料在使用过程中存在一个突出的缺陷,即漆膜在紫外光照射下易形成醌式结构,继而引起黄变,影响漆膜的外观和稳定性。因此,近年来,1,6-六亚甲基二异氰酸酯（HDI）三聚体等脂肪族二异氰酸酯三聚体受到了越来越多的青睐。这类二异氰酸酯三聚体不存在能够形成发色基团的共轭体系,能有效改善漆膜的耐黄变性能。但另一方面,HDI三聚体由于缺少刚性的芳环,使得漆膜的力学性能、硬度、耐水性等综合性能受到一定程度的影响。因此,如何对HDI三聚体进行有效的改性,在发挥其良好的耐黄变性能的同时,改善其所制备的漆膜的综合性能,成为了制备高性能聚氨酯涂料面临的一项重要课题。我们利用γ-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷（IPTS）对HDI三聚体进行了改性,制备了HDI三聚体-含异氰酸酯基硅氧烷复合物。用该复合物分别对溶剂型和水性聚氨酯进行了改性。对合成工艺进行了优化。利用红外光谱对复合物和聚氨酯进行了结构表征,并研究了聚氨酯的热失重特性。考察了改性前后聚氨酯涂料的耐水性、耐酸碱性、硬度、附着力、耐黄变性、粘度和力学性能等综合性能,并对水性聚氨酯乳液的粒径分布作了分析。实验结果显示,利用HDI三聚体-含异氰酸酯基硅氧烷复合物改性聚氨酯涂料,在获得了良好的耐黄变性能的同时,也一定程度上改善了漆膜的综合性能,为这一产品的进一步工业化生产与应用奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 聚氨酯的特性与应用
• 1.1.1 聚氨酯的含义及分类
• 1.1.2 聚氨酯的特点
• 1.1.3 聚氨酯的应用
• 1.2 溶剂型聚氨酯
• 1.2.1 溶剂型聚氨酯分类
• 1.2.2 溶剂型聚氨酯的合成
• 1.2.3 溶剂型聚氨酯的改性
• 1.3 水性聚氨酯
• 1.3.1 水性聚氨酯的分类
• 1.3.2 水性聚氨酯的合成
• 1.3.3 水性聚氨酯的乳化
• 1.3.4 水性聚氨酯的改性
• 1.4 本课题的立题思想以及研究工作
• 1.4.1 立题思想
• 1.4.2 本论文的工作
• 第二章 HDI三聚体-含异氰酸酯基硅氧烷复合物改性溶剂型聚氨酯的制备
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂与仪器
• 2.2.2 合成步骤
• 2.2.3 表征方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 HDI三聚体-含异氰酸酯基硅氧烷复合物的化学组成
• 2.3.2 HDI三聚体制备反应过程中-NCO含量的测定
• 2.3.3 溶剂型聚氨酯的合成方式的比较
• 2.3.4 溶剂的选择
• 2.3.5 合成聚氨酯的反应物的预处理
• 2.3.6 傅里叶变换红外图谱（FTIR）分析
• 2.3.7 反应温度与时间的选择
• 2.3.8 不同硅含量对聚氨酯性能的影响
• 2.3.9 未改性与改性聚氨酯性能的比较
• 2.3.10 改性前后聚氨酯的热重分析
• 2.4 小结
• 第三章 HDI三聚体-含异氰酸酯基硅氧烷复合物改性水性聚氨酯的制备
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂与仪器
• 3.2.2 合成步骤
• 3.2.3 表征方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 合成聚氨酯的反应物的预处理
• 3.3.2 傅里叶变换红外图谱（FTIR）分析
• 3.3.3 反应温度的选择
• 3.3.4 异氰酸酯基与羟基的物质的量之比对乳液性能的影响
• 3.3.5 二羟甲基丙酸含量对水性聚氨酯性能的影响
• 3.3.6 不同的硅含量对水性聚氨酯性能的影响
• 3.3.7 改性前后水性聚氨酯的性能的比较
• 3.3.8 改性前后水性聚氨酯的热重分析
• 3.4 小结
• 第四章 总结
• 一 HDI三聚体一含异氰酸酷基硅氧烷复合物改性溶剂型聚氨酷的制备与表征
• 二 HDI三聚体一含异氰酸酷基硅氧烷复合物改性水性聚氨酷的制备与表征
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢