【摘要】：雙組分水性聚氨酯(2K-WPU)不僅具有低成膜溫度、強(qiáng)附著力、耐候性好等優(yōu)點(diǎn),而且滿足環(huán)保的要求。但分子鏈中存在親水性基團(tuán),導(dǎo)致涂膜耐水性不好,此外,涂膜的耐熱性能、耐化學(xué)品性能等也有待提高。為擴(kuò)大2K-WPU的應(yīng)用范圍,本文從分子設(shè)計(jì)的角度,適當(dāng)添加改性劑對(duì)聚氨酯主鏈進(jìn)行改性,提高2K-WPU涂膜的綜合性能,并應(yīng)用于防腐蝕涂料。(1)以異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、聚丙二醇(PPG)、二羥甲基丙酸(DMPA)、三乙胺(TEA)等為主要原料,通過預(yù)聚體法制備了聚氨酯多元醇水分散體,并與親水多異氰酸酯固化劑復(fù)配成膜。探討了 Ri、DMPA用量、三羥甲基丙烷(TMP)、RT以及中和度、n-NCO/n-OH、固化溫度對(duì)HPUA及2K-WPU涂膜的性能影響與對(duì)涂膜性能的影響。當(dāng)Ri 1.6、DMPA6%、TMP2%、RT0.8、中和度 100%、固含量 40%、n-NCO/n-OH 為 1.2、固化溫度為50℃時(shí),涂膜綜合性能較好。(2)采用端羥丙基聚硅氧烷(DHPDMS)為改性劑,制備了有機(jī)硅改性雙組分水性聚氨酯。通過紅外光譜和核磁氫譜測(cè)試,得知DHPDMS成功接入聚氨酯分子鏈中;當(dāng)DHPDMS的用量為5%時(shí),聚氨酯多元醇粘度小、粒徑適中,能穩(wěn)定存儲(chǔ)6個(gè)月以上。改性后的涂膜接觸角增大、吸水率降低,在5%DHPDMS添加量下,吸水率由未改性的13.9%降低至6.2%,接觸角由未改性的60°提高至95°。TG測(cè)試表明:熱失重5%時(shí),5%有機(jī)硅改性后涂膜耐熱性能由未改性的266.3℃提高到272.0℃。涂膜XRD測(cè)試分析得隨著有機(jī)硅含量的增大,涂膜的結(jié)晶度減小。(3)選用雙酚A型環(huán)氧樹脂E-44與DHPDMS共同作為2K-WPU的改性劑,制備了復(fù)合改性雙組分水性聚氨酯。通過紅外光譜和核磁氫譜測(cè)試了多元醇及其固化涂膜的結(jié)構(gòu),結(jié)果表明E-44和DHPDMS均成功接入聚氨酯分子鏈。當(dāng)DHPDMS的用量為5%、E-44用量為4%～6%時(shí),多元醇水分散體的性能較佳。涂膜的熱重?cái)?shù)據(jù)表明,復(fù)合改性后涂膜耐熱性顯著提高,熱失重5%時(shí),溫度達(dá)到287℃。隨著E-44用量的增加,涂膜的吸水率先增大后減小,接觸角不斷增大,當(dāng)E-44用量為6%時(shí),涂膜吸水率最小為4.4%,接觸角增大為106°。復(fù)合改性涂膜的綜合性能比未改性及有機(jī)硅改性的綜合性能要好。(4)以有機(jī)硅、環(huán)氧樹脂復(fù)合改性聚氨酯多元醇水分散體為主要成膜物質(zhì),與著色顏料鈦白粉、防腐蝕填料以及一些涂料助劑配制成多元醇組分,并與固化劑組分復(fù)配成組分水性聚氨酯防腐蝕涂料。通過顏基比與PVC的計(jì)算發(fā)現(xiàn)1/PVC與1/(P/B)之間呈出線性關(guān)系。采用單因素實(shí)驗(yàn)法對(duì)涂料配方進(jìn)行初步優(yōu)化,得出較佳工藝條件和主要料使用量的范圍,在此基礎(chǔ)上,通過正交試驗(yàn)進(jìn)一步優(yōu)化涂料配方,結(jié)果表明:當(dāng)Si/E-HPUA用量為65%、鈦白粉用量為18%、玻璃鱗片用量15%、n-NCo/n-oH為1.2時(shí),防腐蝕涂料耐酸堿鹽性能最佳,涂料遮蓋力達(dá)86g/m2,硬度為2H,附著力可以達(dá)到0級(jí),在酸液中浸泡22d、在堿液中浸泡20d、在鹽水中浸泡20d后涂層表面無明顯異常,防腐蝕性能較好。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TQ630.43

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2584680