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《长春工业大学》 2018年
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木质素基漆膜材料的制备与研究

闫茹  
【摘要】:木质素作为由大量苯环和多种活性官能团组成的环保可再生的高分子物质,在许多领域得到了应用,例如涂料、复合材料,及作为预聚物合成高分子材料等。本文对有机溶剂木质素在涂料方面的应用进行了探索,一方面利用有机溶剂木质素与环氧丙烯酸酯反应来制备双重固化的木质素基环氧丙烯酸酯漆膜材料;另一方面,利用氧化有机溶剂木质素部分替代聚乙二醇与异氰酸酯反应制备木质素基聚氨酯漆膜材料。本论文首先对工业级有机溶剂木质素加以利用,通过原位复合法把有机溶剂木质素引入到环氧丙烯酸酯(EA)中,制备出环保的有机溶剂木质素基环氧丙烯酸酯(OLBEA),通过测定环氧值与酸值来控制反应过程,再对OLBEA通过双重固化(紫外光固化和热固化)来实现深层和完全固化。并对漆膜的力学性能、耐化学药品性以及热性能等进行了表征与分析,并对OLBEA与EA两种漆膜的性能进行对比。研究发现有机溶剂木质素的加入,提高了漆膜的力学性能与耐化学药品性。对两种固化方法进行了比较,发现双重固化使体系固化的更完全,漆膜的性能更佳。其中经双重固化后的OLBEA漆膜硬度可以达到3H以上,柔韧性为2 mm,附着力达到1以下,明显优于EA和紫外光固化制备的OLBEA漆膜。本论文还利用臭氧对有机溶剂木质素进行了氧化改性,并利用臭氧化有机溶剂木质素替代部分聚乙二醇与异氰酸酯反应,制备氧化有机溶剂木质素基聚氨酯(LPU)。臭氧能够打破有机溶剂木质素的三维网状结构,以提高有机溶剂木质素中活性基团的含量。对臭氧化时间与有机溶剂木质素添加量对LPU漆膜性能的影响规律进行了探索,氧化时间分别为0 h、0.5 h和1 h;有机溶剂木质素含量为0%、5%、10%、15%、20%。经研究发现,臭氧氧化的有机溶剂木质素中羟基含量增加,提高了其与异氰酸酯的反应活性,有机溶剂木质素的反应效率和程度增大,从而使LPU的交联密度提高。其中,氧化0.5 h的有机溶剂木质素的活性基团含量达到4.520 mmol/g,比有机溶剂木质素提高了40.2%。而添加量为20%的氧化木质素(臭氧化0.5 h)基聚氨酯膜的拉伸强度达到47.2 MPa,比PU提高了174%。随着有机溶剂木质素添加含量和氧化时间的提高,漆膜硬度有所提高,最高为3H,并且附着力均达到0级。另外,LPU的吸水率比PU也有所降低,而且LPU具有较好的热稳定性。以上研究结果表明,有机溶剂木质素可以通过改性及原位反应,成为EA及PU的有效增强成分,提高它们的综合性能,降低成本,具有很好的应用前景。
【学位授予单位】:长春工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:O636.2;TQ630.1

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