本文關(guān)鍵詞：水性光固化聚氨酯制備工藝優(yōu)化及漆膜性能研究　出處：《南昌航空大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：近年來為了保護(hù)環(huán)境,世界各國對環(huán)境治理力度不斷加大,國家相繼出臺法律法規(guī)。涂料作為污染的重要來源,污染環(huán)境、威脅人身安全,環(huán)保、無毒、對人身傷害少的環(huán)保型涂料日益引起人們的重視。水性光固化涂料結(jié)合了水性涂料污染少、VOC含量低、無毒、安全和光固化技術(shù)節(jié)能、高效的優(yōu)點(diǎn),近年來成為環(huán)保涂料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。然而其制備工藝的研究尚不系統(tǒng),本文系統(tǒng)研究了二元醇結(jié)構(gòu)、DMPA含量、官能度、成鹽劑、乳化工藝等對水性光固化涂料分散性能、穩(wěn)定性、固化行為和漆膜性能的影響。并在樹脂結(jié)構(gòu)中進(jìn)一步引入側(cè)基硅氧烷,以降低固化漆膜表面能和提高耐水性。具體研究內(nèi)容如下:采用商品化多元醇(PEG1000/PCL1000/PLA1000)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、二羥甲基丙酸(DMPA)、丙烯酸羥丙酯(HPA)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)等為原料合成了一系列不同結(jié)構(gòu)和羧酸含量的聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚物。采用FTIR和1H-NMR對合成預(yù)聚物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征,結(jié)果表明成功合成了預(yù)期產(chǎn)物。采用三乙胺(TEA)、N,N-二甲基乙醇胺(DMEA)和三乙醇胺(TEOA)對樹脂中的羧酸進(jìn)行中和,研究了中和度、剪切速率、剪切時間、DMPA含量等對樹脂分散行為的影響,采用激光粒度儀測試了分散液粒徑,并采用高速離心和凍融循環(huán)對分散液穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,隨DMPA含量從4wt%升高到10wt%,分散液外觀由乳白色轉(zhuǎn)變?yōu)槌吻逋该鳌⒎稚⒁吼ざ壬仙?分散液黏度從12.0 mPa.s增加到17.6 mPa.s、分散液平均粒徑從45.50 nm減小到10.32 nm;中和度從60%到過量,分散液外觀由乳白色向乳白色泛藍(lán)光轉(zhuǎn)變,分散液平均粒徑從94.20 nm減小到39.31 nm。適宜的DMPA含量為5wt%,適宜的成鹽劑為DMEA,最佳乳化工藝為中和度80%~90%,剪切時間40 min、剪切速率3000 r/min,分散液外觀為乳白色、微泛藍(lán)光,分散液粒徑為36.60 nm,分散液穩(wěn)定性超過六個月。采用傅里葉紅外光譜法(FTIR)對紫外光固化過程進(jìn)行監(jiān)測,結(jié)果表明,各個體系在25 s后雙鍵轉(zhuǎn)化率達(dá)到平衡,最終丙烯酸雙鍵的轉(zhuǎn)化率均為92%以上。采用凝膠含量、溶水率、吸水率、耐介質(zhì)性能、物理性能等研究了二元醇結(jié)構(gòu)、官能度、DMPA含量等對固化漆膜性能的影響。結(jié)果表明:凝膠含量隨官能度的增加而提高,而DMPA含量的提升降低了凝膠含量,從DMPA含量為4wt%時的85%降低到DMPA含量為10wt%時的69%。PCL/PLA體系固化膜吸水和溶水率比PEG體系固化膜低,DMPA含量的提升惡化了漆膜的耐水性能,固化膜吸水率從DMPA含量4wt%時的18.5%上升到19.8%,溶水率從DMPA含量4wt%時的3.1%上升到6.9%。固化漆膜具有良好的物理性能,柔韌性達(dá)到0.5 mm,在馬口鐵上的附著力為均達(dá)到0級,PCL/PLA體系固化膜鉛筆硬度達(dá)到3H,PEG體系固化膜鉛筆硬度達(dá)到H,隨DMPA含量從4wt%提升到10wt%,鉛筆硬度從2H降低到2B以下。為了提高固化膜的耐水性,按一定比例將含硅二元醇加入紫外光固化聚氨酯體系,采用FTIR對改性預(yù)聚物進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。采用靜態(tài)接觸角測試法對固化膜的表面性能進(jìn)行測試。隨著含硅二元醇含量的增加,固化膜的接觸角顯著增加,PCL體系固化膜接觸角由54°增加到96°。PLA體系的固化膜凝膠含量超過90%。含硅二元醇含量為8wt%時,固化膜耐水性、耐介質(zhì)性能顯著較好,綜合各性能可知最佳含硅二元醇含量為8wt%。
[Abstract]:A series of polyurethane acrylate prepolymers with different structure and carboxylic acid content were synthesized by means of FTIR and 1H - NMR . In order to improve the water resistance of the cured film , the content of DMPA increased from 18.5 % to 19 . 8 % when the content of DMPA reached 4wt % .

【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ637

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1404498