巯基硅氧烷改性二异氰酸酯三聚体的制备及性能研究

论文摘要

二异氰酸酯三聚体具有较高的耐辐射性、耐腐蚀性、抗黄变性、耐热性和阻燃性,并且粘度低、固含量高。有机硅氧烷具有低表面能、耐高温、耐水、良好的透气性且有利于降低粘度、提高树脂与基材间的附着力等特点。本论文利用有机硅氧烷改性二异氰酸酯三聚体,以结合二者的优点,制备新型的树脂固化剂。本文在催化剂的作用下,用巯基硅氧烷分别对甲苯二异氰酸酯（TDI）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）和1、6己二异氰酸酯（HDI）进行了改性,合成了改性的TDI、IPDI、HDI三聚体。用几种改性的三聚体分别与水性聚氨酯、丙烯酸环氧树脂和环氧树脂配漆,发现改性的异氰酸酯三聚体和水性聚氨酯配漆的性能较好,可以用于树脂固化剂。对异氰酸酯的改性分为两种:一种是先三聚后改性,一种是先改性后三聚。论文从两方面讨论了它们的制备及应用。先三聚后改性:在二异氰酸酯中加入适量的溶剂和三聚催化剂,然后在一定的条件下反应,当异氰酸酯的质量分数达到一定的要求时加入阻聚剂,反应一段时间后再加入巯基硅氧烷和氨酯催化剂,合成改性的三聚体。探讨了催化剂的种类和用量、反应温度、时间、巯基硅氧烷的用量对反应的影响。结果表明,反应温度在60～70℃,反应时间为6-8h;NCO/SH的摩尔比为5:1时,改性的三聚体和树脂配漆的各项性能较好。先改性后三聚:在二异氰酸酯和巯基硅氧烷中加入适量的溶剂和氨酯催化剂反应,反应完后加入三聚催化剂,合成改性三聚体。探讨了三聚催化剂的种类和用量、反应温度、时间、巯基硅氧烷的用量对反应的影响。结果表明,反应温度在60-70℃,反应时间为6-8h;NCO/SH的摩尔比为10:1时改性的三聚体和树脂配漆的各项性能较好。把改性的三聚体分别和三种树脂混合,涂膜固化,测试各项性能。考察漆膜的耐水性、耐醇性、耐黄变性、附着力、吸水率、硬度和拉伸强度等,并且与未改性的三聚体的性能做了比较。结果表明先改性后三聚的改性三聚体性能优于先三聚后改性的改性三聚体,而改性的HDI三聚体的性能优于改性的TDI和IPDI三聚体的性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 本论文的创新点
• 第一章 文献综述
• 1.1 异氰酸酯
• 1.2 异氰酸酯的化学反应
• 1.2.1 亲核反应
• 1.2.2 异氰酸酯的自加聚反应
• 1.3 异氰酸酯的应用
• 1.3.1 异氰酸酯在固化剂方面的应用
• 1.3.2 异氰酸酯在高分子改性中的应用
• 1.3.3 异氰酸酯在农业中的应用
• 1.3.4 其它应用
• 1.4 本课题的立题思想和研究意义
• 1.4.1 立题思想
• 1.4.2 研究意义
• 1.5 本论文所做的工作
• 参考文献
• 第二章 甲苯二异氰酸酯改性三聚体的制备及性能研究
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验材料和仪器
• 2.2 实验步骤
• 2.2.1 TDI改性三聚体的合成
• 2.2.2 检测方法
• 2.2.3 固化剂性能的表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 合成条件及结构表征
• 2.3.2 固化剂性能的测试
• 参考文献
• 第三章 异佛尔酮二异氰酸酯改性三聚体的制备及性能研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验材料和仪器
• 3.2 实验步骤
• 3.2.1 IPDI改性三聚体的合成
• 3.2.2 检测方法
• 3.2.3 固化剂性能的表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 合成条件及结果表征
• 3.3.2 固化剂性能
• 参考文献
• 第四章 1,6己二异氰酸酯改性三聚体的制备及性能研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验材料和仪器
• 4.2 实验步骤
• 4.2.1 HDI改性三聚体的合成
• 4.2.2 检测方法
• 4.2.2.1 异氰酸根的检测
• 4.2.2.2 固含量的测定
• 4.2.2.3 红外光谱测试
• 4.2.2.4 热分析测试
• 4.2.3 固化剂性能的表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 合成条件及结构表征
• 4.3.2 固化剂性能
• 参考文献
• 第五章 结论
• 硕士生在校期间研究成果
• 致谢