紫外光固化水性聚氨酯涂料的合成及性能研究

论文摘要

光固化水性涂料结合了水性涂料和紫外光（UV）固化涂料两者的优点，不仅具有环保优势，而且具有固化速度快、节省能源、涂膜性能优良等优点，已成为涂料发展的一个主要方向。目前，研究和应用比较多的是综合性能最好的聚氨酯丙烯酸酯（PUA）类涂料。聚氨酯丙烯酸酯（PUA）结合了聚氨酯和聚丙烯酸酯的优点，广泛地应用于涂料和印刷油墨等UV固化工艺的生产，在木材加工、特种造纸、印刷品上光、塑料和金属的表面处理、电子工业等领域占有重要的地位。PUA在国外已经实现了商品化，目前己成为国内UV固化材料中的一个研究热点。本研究首先用异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、聚醚或聚酯二元醇及二羟甲基丙酸（DMPA）合成带有亲水基团-COOH的聚氨酯预聚体，继而使之与带羟基的丙烯酸酯即甲基丙烯酸羟乙酯进行缩聚反应得到末端含有双键的聚氨酯丙烯酸酯预聚物（PUA），然后探讨其合成工艺，讨论反应温度、催化剂用量、单体配比等诸多因素对预聚物合成的反应速率及漆膜的耐水性、硬度等性能的影响状况，从而为研制性能优异的水性聚氨酯丙烯酸酯涂料奠定一定的基础。为了进一步提高聚氨酯丙烯酸酯涂料的性能，采用端羟丙基硅油对其进行改性，研究硅油的用量对固化膜耐水性及硬度、附着力等性能的影响。在此基础上，加入小分子括链剂及交联剂三羟甲基丙烷（TMP），对硅油改性过的聚氨酯进行更进一步的改性，并讨论其用量对固化膜耐水性及硬度、附着力等性能的影响，寻找出合适的用量及配方，使固化膜的综合性能较好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 水性聚氨酯
• 1.2.1 水性聚氨酯的性能和特点
• 1.2.2 水性聚氨酯的分类
• 1.2.3 水性聚氨酯涂料的应用
• 1.2.4 水性聚氨酯的发展趋势
• 1.3 紫外光固化水性聚氨酯涂料
• 1.3.1 紫外光固化基本原理
• 1.3.2 紫外光固化水性体系的分类
• 1.3.3 紫外光固化水性聚氨酯体系组成
• 1.4 紫外光固化水性聚氨酯的改性
• 1.4.1 有机硅改性
• 1.4.2 丙烯酸酯改性
• 1.4.3 环氧树脂改性
• 1.4.4 纳米材料改性
• 1.4.5 植物油改性
• 1.4.6 交联改性
• 1.5 本论文的目的及内容
• 第二章 水分散聚氨酯丙烯酸酯预聚物的合成及涂膜性能研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 原料的预处理
• 2.2.3 实验仪器
• 2.3 预聚物的合成
• 2.4 分析测试方法
• 2.4.1 异氰酸酯基团的量和反应终点的测定
• 2.4.2 红外光谱（IR）
• 2.4.3 树脂固含量的测定
• 2.5 结果与讨论
• 2.5.1 聚氨酯预聚物的红外表征
• 2.5.2 反应时间的确定
• 2.5.3 反应温度对聚氨酯预聚物合成反应速率的影响
• 2.5.4 催化剂用量对预聚物反应速率的影响
• 2.5.5 PEG 分子量对预聚物外观及固化膜性能的影响
• 2.5.6 PEG 与 DMPA 的摩尔配比对固化膜性能的影响
• 2.5.7 聚醚多元醇对涂膜吸水率的影响
• 2.5.8 不同二元醇对涂膜性能的影响
• 2.6 本章小结
• 第三章 羟基硅油改性聚氨酯水分散体的合成与固化膜性能表征
• 3.1 引言
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 原料的预处理
• 3.2.3 实验仪器
• 3.3 预聚物的合成
• 3.4 分析测试方法
• 3.4.1 吸水率的测定
• 3.4.2 固化时间的测定
• 3.4.3 硬度的测定
• 3.4.4 附着力的测定
• 3.4.5 耐乙醇磨擦性能测定
• 3.4.6 分子量的测量
• 3.5 结果与讨论
• 3.5.1 端羟丙基硅油改性的聚氨酯预聚物的红外表征
• 3.5.2 羟基硅油含量对涂膜性能的影响
• 3.5.3 三羟甲基丙烷（TMP）含量对固化膜性能的影响
• 3.5.4 -NCO/-OH 投料比对聚氨酯预聚物及固化膜的影响
• 3.5.5 加料方式对预聚物分子量及涂膜性能的影响
• 3.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢