【摘要】：不飽和聚酯樹(shù)脂在固化過(guò)程中需要活性不飽和單體作為稀釋劑。稀釋劑可與聚酯發(fā)生交聯(lián)聚合反應(yīng),且能降低聚酯黏度。苯乙烯是當(dāng)下最常用的稀釋劑,但它揮發(fā)性高,容易帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。隨著人們環(huán)保理念的不斷提高,低苯乙烯聚酯和無(wú)苯乙烯聚酯成為研究熱點(diǎn)。本文以生物基材料衣康酸、1,4-丁二醇與己二酸共聚,減輕對(duì)石油基化學(xué)品的依賴。用衣康酸二甲酯取代苯乙烯作為活性稀釋劑,應(yīng)用到涂料中并對(duì)膜性能進(jìn)行分析,降低了固化過(guò)程的碳?xì)浠衔飺]發(fā),實(shí)現(xiàn)了綠色環(huán)保的目標(biāo)。不飽和聚酯聚(衣康酸丁二醇酯-co-己二酸丁二醇酯)(PBIA)由衣康酸(IA)、己二酸(SA)和1,4-丁二醇(BDO)采用直接酯化縮聚法合成,考察了反應(yīng)條件對(duì)合成產(chǎn)物性能的影響。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明:在氮?dú)獗Ｗo(hù)下,控制酯化溫度165℃,酯化時(shí)間6 h,縮聚溫度180℃,縮聚時(shí)間2 h,鈦酸四丁酯為催化劑,對(duì)苯二酚為阻聚劑,醇酸比為1.2:1,此時(shí)產(chǎn)物酸值為10.49 mgKOH·g~(-1),分子量為1675。在此基礎(chǔ)上通過(guò)改變飽和酸與不飽和酸的摩爾比得到一系列性能可控的共聚酯PBIA,實(shí)驗(yàn)表明:當(dāng)己二酸與衣康酸之比為8:2時(shí),PBIA性能較優(yōu),分散系數(shù)最窄。通過(guò)FT-IR和~1H-NMR譜圖分析可確定PBIA的結(jié)構(gòu)。以衣康酸二甲酯代替苯乙烯為活性稀釋劑,將自制的PBIA與引發(fā)劑、促進(jìn)劑、稀釋劑混合,形成不飽和聚酯涂料體系。探究了該體系引發(fā)劑、促進(jìn)劑、稀釋劑的用量及促進(jìn)劑的選擇,考察了實(shí)干時(shí)間、凝膠率、轉(zhuǎn)化率、揮發(fā)分的變化。結(jié)果表明:衣康酸二甲酯為活性稀釋劑時(shí),該體系引發(fā)劑過(guò)氧化環(huán)己酮含量2.5%,促進(jìn)劑異辛酸鈷含量0.4%,稀釋劑用量為30%,此時(shí)固化時(shí)間為5.5 h,凝膠率達(dá)到76%;在固化前20分鐘略微揮發(fā),40 min后幾乎沒(méi)有揮發(fā),固化揮發(fā)分為15%,較苯乙烯相比降低5%;固化完全時(shí),轉(zhuǎn)化率達(dá)到50%,而凝膠率達(dá)到76%。在此基礎(chǔ)上加入碳酸鈣填料。結(jié)果表明:碳酸鈣填料能改善產(chǎn)品性能,碳酸鈣含量為聚酯質(zhì)量的50%為宜,此時(shí)固化揮發(fā)分為7.75%,吸水率為17%,體積收縮率為3.2%。將衣康酸二甲酯和苯乙烯兩種稀釋劑分別用于不飽和聚酯涂料的制備,考察稀釋劑用量、固化溫度和時(shí)間、引發(fā)劑用量對(duì)膜性能影響。結(jié)果表明:在相同條件下,稀釋劑衣康酸二甲酯的用量為30%時(shí),涂膜達(dá)到最優(yōu)性能:硬度為4H,附著力為1,沖擊強(qiáng)度為50 cm。而苯乙烯為稀釋劑,稀釋劑含量為10%時(shí),涂膜達(dá)到最優(yōu)性能:硬度為3H,附著力為1,沖擊強(qiáng)度為50 cm。因此可以得到結(jié)論:衣康酸二甲酯為稀釋劑能提高固化效率,優(yōu)化涂膜性能,但其親水性差,所以存在固化溫度較高,用量較多的缺點(diǎn)。通過(guò)SEM形貌分析和涂膜熱性能分析,得到結(jié)論:衣康酸二甲酯的稀釋效果更好,涂膜的熱穩(wěn)定性和耐熱性也更好,且碳酸鈣填料的加入可以提高涂料的熱性能。
【圖文】：

衣康酸類不飽和聚酯的合成及成膜性能研究主鏈結(jié)構(gòu)中含有獨(dú)特的不飽和鍵，可發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)生成一種。它具有良好的物理性能且加工工藝簡(jiǎn)單易操作，，成本低廉較快的熱固性樹(shù)脂品種之一[17]。不飽和聚酯主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)具行業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域，是重要的涂料用成膜樹(shù)脂之一[18,19]。聚酯的結(jié)構(gòu)特征酯分子在固化前相對(duì)分子質(zhì)量較低，一般在 100~3000 范圍種長(zhǎng)鏈型的分子可以與不飽和單體(一般為苯乙烯)反生交聯(lián)有復(fù)雜且龐大的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種網(wǎng)狀分子具有 3 種形態(tài)，如

57(e)UP, with the dimethyl itaconate (f)CaCO3/UP, with the dimethyl itaconate圖 4-1 不飽和聚酯涂膜斷面 SEM 圖片F(xiàn)ig. 4-1 Fractured surface SEM micrographs of UPR films通過(guò) SEM 觀察 UP 及其復(fù)合材料斷面，圖 a 為單純不飽和聚酯，其斷面較為光滑平整，沒(méi)有縫隙及突起的存在，圖 b 為不飽和聚酯和碳酸鈣填料混合的復(fù)合材料SEM 圖，可以看到圖中有很多突起，碳酸鈣填料在體系內(nèi)分布不均，大量堆積。這是由于不飽和聚酯與填料間的界面作用力較差，且沒(méi)有稀釋劑作用，使碳酸鈣填料
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ323.42;TQ636

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本文編號(hào)：2703084