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改性水可分散多异氰酸酯制备与其涂膜性能

收藏本文 2024-04-01 点赞:11965 浏览:47514 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:随着“绿色化学”、“低碳经济”、“低VOC”以及“节能减排”的相继出现,环保已成为当今化工行业进展的主旋律。双组份水性聚氨酯就符合这一原则,它具有较水性单组份聚氨酯更优异的涂膜性能,结合了溶剂型双组份聚氨酯的优异性能和水性低VOC的特点。其中,水可分散多异氰酸酯——作为双组份水性聚氨酯的一个重要组成部分,对涂膜的性能起到了至关重要的作用,具有广阔的进展前景。同时,为减少温室效应气体CO2的排放,将CO2与环氧化物通过调节共聚法制备的脂肪族聚碳酸酯多元醇,具有相当优异的机械性能、抗水解性、热稳定性、耐候性和抗化学品性,是一种具有巨大运用前景的聚氨酯材料。本论文通过非离子改性的策略,设计合成一系列水可分散多异氰酸酯,并与硅改性的水性丙烯酸树脂组成双组份水性聚氨酯系统,着重探讨它们的相容性和涂膜性能。本论文首先对非离子改性的水可分散多异氰酸酯(WDP)合成进行了初步探讨。以聚乙二醇(PEG)、三羟丙烷(TMP)作为混合多元醇,通过不同的当量比与甲苯二异氰酸酯(TDI)制备出了一系列水可分散多异氰酸酯(WDP-PEG-TMP),并与硅改性的水性丙烯酸树脂(WSA)组成双组份水性聚氨酯系统。实验结果表明WDP-PEG-TMP均可分散于WSA中,涂膜具有良好的硬度,但附着力、柔韧性一般,且耐水性与抗冲击性较差。为了在保证多异氰酸酯组分的良好水分散性的前提下进一步提升涂膜的机械性能,本论文在非离子改性的历程中引入脂肪族聚碳酸酯二元醇(APC),与聚乙二醇(PEG)组成混合多元醇,以不同的当量比与甲苯二异氰酸酯(TDI)制备水可分散多异氰酸酯(WDP-APC-PEG),并对产物进行红外表征。实验结果表明,随着APC用量的增加,WDP-APC-PEG在WSA中的分散性能逐渐降低,但当只选用APC合成WDP时,其混合后的粘度达到最小值,可形成表面连续、光滑、平整的膜。涂膜亦具有良好的硬度,且附着力,柔韧性,耐水性和抗冲击性均随着APC的加入有了极大的提升。为了进一步提升涂膜性能,在脂肪族聚碳酸酯二元醇(APC)中引入三羟丙烷(TMP)作为混合多元醇,与甲苯二异氰酸酯(TDI)反应制备低碳可水分散多异氰酸酯(WDP-APC-TMP),生成一定比例的支链结构,增加涂膜的交联度,提升涂膜机械性能。实验结果表明:随着APC用量的增加,WDP-APC-TMP的分散能力逐渐增加,其涂膜具有良好的硬度,柔韧性,耐水性,附着力达到,抗冲击性达到50cm,最高可通过反冲50的测试。相较于TDI、PEG1000、TMP所合成的WDP-PEG-TMP,用TDI、APC、TMP制备的WDP-APC-TMP的运用性能有了大幅度的提升,体现了脂肪族聚碳酸酯多元醇所合成的聚氨酯材料具有良好的力学性能和耐水解性能,为制备水可分散多异氰酸酯固化剂提供了一条新思路。关键词:水可分散多异氰酸酯论文聚碳酸酯多元醇论文二氧化碳论文双组份水性聚氨酯论文非离子改性论文硅改性的水性丙烯酸树脂论文

    摘要5-7

    Abstract7-12

    第一章 绪论12-26

    1.1 水性环保涂料13-15

    1.1.1 水性聚氨酯14-15

    1.2 水性多异氰酸酯固化剂15-19

    1.2.1 分类15-16

    1.2.2 亲水改性的策略16-19

    1.2.3 水性多异氰酸酯国内外探讨进展19

    1.3 水性多元醇组分19-20

    1.4 双组份水性聚氨酯的成膜20-21

    1.4.1 物理成膜历程20

    1.4.2 化学成膜历程20-21

    1.4.3 双组份水性聚氨酯的成膜历程21

    1.5 聚碳酸酯二元醇的介绍21-23

    1.5.1 聚碳酸酯二元醇的制备策略22-23

    1.5.2 聚碳酸酯二元醇在聚氨酯材料中的运用进展23

    1.6 本论文探讨思路及内容23-26

    1.6.1 探讨思路23-25

    1.6.2 探讨内容25-26

    第二章 水可分散多异氰酸酯 WDP-PEG-TMP 的合成及其涂膜性能探讨26-39

    2.1 引言26

    2.2 实验部分26-32

    2.2.1 实验原料26-27

    2.2.2 合成路线27

    2.2.3 合成操作27-28

    2.2.4 浅析与测试28-32

    2.3 实验结果与讨论32-38

    2.3.1 产品的红外光谱表征32

    2.3.2 不同当量比的混合多元醇对 WDP 在 WSA 中分散性能的影响32-33

    2.3.3 不同当量比的混合多元醇对涂膜硬度的影响33-34

    2.3.4 不同当量比的混合多元醇对涂膜柔韧性的影响34

    2.3.5 不同当量比的混合多元醇对涂膜附着力的影响34-35

    2.3.6 不同当量比的混合多元醇对涂膜抗冲击性的影响35

    2.3.7 不同当量比的混合多元醇对涂膜耐水性的影响35-36

    2.3.8 不同相对分子质量的 PEG 对 WDP-PEG-TMP 的影响36

    2.3.9 不同相对分子质量的 PEG 对水性清漆成膜性能的影响36-37

    2.3.10 PEG1000 中的水分对 WDP-PEG-TMP 的影响37-38

    2.4 结论38-39

    第三章 水可分散多异氰酸酯 WDP-APC-PEG 的合成及其涂膜性能探讨39-48

    3.1 引言39

    3.2 实验部分39-41

    3.2.1 实验原料39-40

    3.2.2 合成路线40

    3.2.3 合成操作40-41

    3.2.4 浅析与测试41

    3.3 实验结果与讨论41-47

    3.3.1 产品的红外光谱表征41-42

    3.3.2 不同当量比的混合多元醇对 WDP 在 WSA 中分散性能的影响42-43

    3.3.3 不同当量比的混合多元醇对涂膜硬度的影响43-44

    3.3.4 不同当量比的混合多元醇对涂膜柔韧性的影响44-45

    3.3.5 不同当量比的混合多元醇对涂膜附着力的影响45

    3.3.6 不同当量比的混合多元醇对涂膜抗冲击性的影响45-46

    3.3.7 不同当量比的混合多元醇对涂膜耐水性的影响46-47

    3.4 结论47-48

    第四章 水可分散多异氰酸酯 WDP-APC-TMP 的合成及其涂膜性能探讨48-58

    4.1 引言48

    4.2 实验部分48-50

    4.2.1 实验原料48-49

    4.2.2 合成路线49

    4.2.3 合成操作49-50

    4.2.4 浅析与测试50

    4.3 实验结果与讨论50-56

    4.3.1 产品的红外光谱表征50-51

    4.3.2 1~HNMR 表征51-52

    4.3.3 不同当量比的混合多元醇对 WDP 在 WSA 中分散性能的影响52-54

    4.3.4 不同当量比的混合多元醇对涂膜性能的影响54-56

    4.3.5 不同改性物质对涂膜性能的影响56

    4.4 结论56-58

    结论与展望58-60

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