發(fā)布時(shí)間：2017-05-16 06:34

水性UV固化技術(shù)結(jié)合了水性涂料安全環(huán)保的特點(diǎn)以及UV固化體系節(jié)能、快速固化的特點(diǎn)水性UV固化體系又可以分為水溶性和水乳液型兩種體系。水溶性UV固化體系可以直接用水做為樹脂的稀釋劑，可以大大降低VOC和潛在風(fēng)險(xiǎn)，而且用水做為稀釋劑非常安全低廉，可以降低成本。水乳液型UV固化體系可以使用高分子量UV樹脂的乳液，這樣的話成膜的交聯(lián)密度較低，可以避免由于單體以及高官能度低聚物所引起的固化收縮，這樣就能解決傳統(tǒng)的UV固化體系不能同時(shí)滿足高硬度和高韌性的問題，具有較好的涂膜性能和固化膜性能。水性UV涂料的優(yōu)點(diǎn)很明顯，但作為涂料使用仍有一些不足之處，如光固化前必須預(yù)干燥，不然會(huì)影響UV固化效率；水性UV樹脂中含有大量的親水基團(tuán)以及乳化劑的使用使得涂膜耐水性變差。針對水性UV樹脂耐水性差的缺點(diǎn)，通過對水性UV樹脂進(jìn)行改性、組分設(shè)計(jì)等手段來進(jìn)行改進(jìn)。

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第二章 擴(kuò)鏈型聚氨酯丙烯酸酯合成及性能

2.1 前言

目前常用的聚氨酯丙烯酸酯主要采用二元或多元異氰酸酯、二元或多元醇及丙烯酸羥基酯作為主要原材料，由于多異氰酸酯和長鏈二醇有多種結(jié)構(gòu)可選擇，方便通過分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來制備設(shè)定性能的低聚物，一直是研究的熱點(diǎn)。高分子量的 PUA 有利于成膜，但因粘度太高且存在相分離，導(dǎo)致熱穩(wěn)定性差。Syang-PengRwei 等[2]以甲苯二異氰酸酯、聚氧化丙烯三醇、甲基丙烯酸羥乙酯為主要單體在一定條件下合成了超支化 PUA，解決了高分子量 PUA 分散困難及穩(wěn)定性差的問題，但是由于高官能度導(dǎo)致該低聚物固化時(shí)體積收縮大，從而導(dǎo)致附著力不佳。采用二次擴(kuò)鏈方法可以獲得了分子量較高的 PUA，且擴(kuò)鏈以后在不增加官能度的前提下增加了柔性鏈段的長度，有助于抑制相分離提高熱穩(wěn)定性，固化時(shí)低聚物收縮小。

2.2 實(shí)驗(yàn)材料與儀器

將聚乙二醇于 110 oC 在真空干燥箱中抽真空干燥 10 h，甲苯二異氰酸酯（TDI）和甲苯用 4A 分子篩進(jìn)行脫水處理。將計(jì)量的甲苯二異氰酸酯(TDI)、阻聚劑對苯二酚、催化劑二丁基二月桂酸錫加入到裝有回流冷凝管、攪拌器的三口燒瓶中，升溫到適宜溫度，用恒壓漏斗緩慢滴加計(jì)量的丙烯酸羥乙酯(HEA)及適量的甲苯，在半小時(shí)內(nèi)滴加完畢，反應(yīng)一段時(shí)間，至異氰酸根含量不再減少。用恒壓漏斗緩慢滴加計(jì)量的聚乙二醇甲苯溶液進(jìn)行擴(kuò)鏈，并同時(shí)升溫到適宜溫度，反應(yīng)一段時(shí)間至游離異氰酸根含量不再降低，最后滴加少量無水乙醇對殘余的異氰酸根進(jìn)行封端處理，得到聚氨酯丙烯酸酯。具體反應(yīng)式如圖 2-1 所示：

第三章 水性 PUA 乳液制備及穩(wěn)定性........43

3.1 前言..... 43
3.2 實(shí)驗(yàn)材料與儀器 ................. 44
3.3 實(shí)驗(yàn)方法 ........... 44
3.4 結(jié)果與討論 ....... 47
第四章 羥基硅油改性水性 UV-PUA 的制備及性能..58
4.1 前言....... 58
4.2 實(shí)驗(yàn)材料與儀器 ................. 58
4.3 實(shí)驗(yàn)方法 ........... 59
第五章總結(jié).....64

第四章羥基硅油改性水性 UV-PUA 的制備及性能

4.1 前言

擴(kuò)鏈后的 PUA 固化膜斷裂直徑明顯下降，說明其柔韌性顯著提高。擴(kuò)鏈后的 PUA雙鍵密度下降，，UV 固化后的交聯(lián)程度也有所下降，分子鏈段間活動(dòng)更加自由，并且擴(kuò)鏈后 PUA 嵌段程度比未擴(kuò)鏈 PUA 的要高，鏈段也更長，當(dāng)受到外力快速作用時(shí)，鍵長和鍵角的改變可以跟上應(yīng)力改變的速度[15]，因此擴(kuò)鏈后的 PUA 固化膜柔韌性增強(qiáng)，且柔韌性已達(dá)到<1mm，說明擴(kuò)鏈后 PUA 的柔韌性非常好，抗彎折抗卷繞能力強(qiáng)。對比經(jīng)酸堿處理的固化膜的失重率和拉伸強(qiáng)度可以發(fā)現(xiàn)，聚氨酯丙烯酸酯耐堿性較差，PEG1000 為軟段的聚氨酯丙烯酸酯固化膜在 NaHCO3飽和溶液中浸泡 48h，失重率達(dá)到 3.5%，拉伸強(qiáng)度從 5.54MPa 降至 3.98MPa；在 10%濃度 NaOH 溶液浸泡 48h，失重率達(dá)到 10.9%，拉伸強(qiáng)度降至 1.38MPa；而在 10%濃度 H2SO4 溶液浸泡 48h，失重率達(dá)到 2.5%，拉伸強(qiáng)度降至 4.58MPa，降幅較小，這主要是由于氨基甲酸酯鍵在酸性條件下和堿性條件水解機(jī)理不一樣導(dǎo)致的。氨基甲酸酯鍵的酸性水解反應(yīng)大部分情況下是酰氧鍵斷裂的加成即是酸催化酯化反應(yīng)的逆反應(yīng)。

4.2 實(shí)驗(yàn)材料與儀器

經(jīng)過擴(kuò)鏈操作，質(zhì)量磨耗百分比有所降低，說明擴(kuò)鏈有助于提高 PUA 固化膜的耐磨性。這可能是由于擴(kuò)鏈?zhǔn)?PUA 鏈段更加長，并且支鏈有所增加，分子間的纏結(jié)程度比未擴(kuò)鏈的 PUA 要高很多，雖然由于碳碳雙鍵含量的差別，經(jīng)過 UV 固化，未擴(kuò)鏈 PUA固化膜交聯(lián)程度比擴(kuò)鏈后 PUA 固化膜的高，但因?yàn)閿U(kuò)鏈后 PUA 的纏結(jié)程度和嵌段程度高[20]，導(dǎo)致擴(kuò)鏈后 PUA 固化膜的耐磨性依然優(yōu)于未擴(kuò)鏈 PUA 固化膜。用 PEG200 制得的 PUA 固化膜經(jīng)過丙酮 150 次來回擦拭之后，膜依然沒有破損，而由 PEG1000 和 PEG2000 制得的 PUA 固化膜經(jīng)過丙酮 1 次擦拭便破損，說明隨著聚醚分子量的增大， PUA 固化膜的耐溶劑性越來越差，這可能是由于用 PEG200 制得的PUA 固化膜中硬鏈段含量較多，軟鏈段含量較少，與丙酮接觸后所引起的固化膜溶脹作用相對較弱，所以耐溶劑性就相對較好。

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第五章 總結(jié)

采用陰離子乳化劑SDBS和Boltorn W3000對擴(kuò)鏈型PUA使用超聲乳化的方法制備得到了陰離子型 PUA 乳液和非離子型 PUA 乳液，討論了乳液制備條件，確定了較佳的樹脂及乳化劑添加量，得出了適宜的超聲乳化功率、時(shí)間。當(dāng)功率為 一千瓦，超聲乳化 20min 得到的乳液粒徑細(xì)小且分布較窄，延長時(shí)間且增加超聲功率對乳液的制備無作用，非離子乳化劑依靠空間位阻作用來實(shí)現(xiàn)乳液的分散穩(wěn)定性，比較得知非離子乳液的儲存穩(wěn)定性和耐電解質(zhì)性能都要優(yōu)于陰離子乳液。

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參考文獻(xiàn)（略）

本文編號：369894