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《中国科学技术大学》 2010年
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基于BTEA的可UV固化水性聚氨酯合成与性能研究

许飞  
【摘要】: 近年来,由于环保法规对挥发性有机化合物(VOC)的限制,水性聚氨酯正逐步取代溶剂型聚氨酯,在涂料、黏合剂、织物涂饰剂等领域得到广泛应用。然而,由于常规水性聚氨酯为线性结构,并且分子链中含有亲水基团,它的许多性能如耐水性、耐溶剂性和机械性能等并不理想,这大大的限制了它的进一步应用。由于具有“5E”特征即高效、节能、环保、经济、万能性等特点,紫外光(ultraviolate, UV)固化技术得到迅速发展。UV固化树脂由于具有较高的交联密度而具有较高的硬度,较好的耐水耐溶剂性以及良好的机械性能。UV固化水性聚氨酯材料由于结合了水性聚氨酯与UV技术两者的优点,不仅具有环保优势,而且固化速度快、节省能源、涂膜性能优良等优点。常规的UV固化水性聚氨酯一般是用含有单羟基的丙烯酸类化合物对聚氨酯预聚体进行封端。然而这样造成一个问题,即所合成树脂的双键含量和分子量无法同时提高,造成固化后树脂性能有所缺陷。目前可以通过合成含有双键的二元醇作为扩链剂引入聚氨酯主链中,可以有效的解决这一问题。但是,目前合成含双键二元醇的工艺较复杂,反应条件稍苛刻,限制了它的进一步应用。 本论文采用较为温和的氨酯化反应,合成了一种含有双键的二元醇单体2-(3-(((2,2-二羟甲基)丁氧基)酰胺基)甲基)-3,5,5-三甲基环己基氨基甲酰基氧)丙烯酸乙酯(BTEA),并以此单体为扩链剂在聚氨酯的侧基引入可UV固化的丙烯酸酯双键,合成了双键含量可调的可UV固化水性聚氨酯分散体。对所合成乳液的性能进行了测试,研究了不同双键含量对乳液性能的影响。对干燥后涂膜的光固化动力学进行了研究。同时对固化后涂膜的性能如耐水性,耐溶剂性和力学性能等进行了研究。 1.采用氨酯化反应合成了含有丙烯酸双键的二元醇单体即BTEA,采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)和核磁共振氢谱(1H-NMR)对BTEA的结构进行表征鉴定。同时研究了催化剂、反应温度、反应时间和投料比对产物的影响。 2.采用合成出的BTEA作为扩链剂在聚氨酯的侧基引入可UV固化的丙烯酸双键,合成了UV固化水性聚氨酯分散体。通过控制BTEA/BDO比例得到不同双键含量的可UV固化水性聚氨酯树脂,研究了所合成乳液的乳液性能如粒径和粘度,对涂膜的UV光固化过程进行了研究,同时对双键含量对固化后涂膜的耐水性、耐溶剂性、耐化学品性和力学性能进行研究。 3.利用合成出的BTEA和另外一种含双键二元醇(TMPME)作为扩链剂,分别合成了两种双键含量相同的可UV固化水性聚氨酯乳液。对两种乳液的性能进行了测试,并对不同结构的扩链剂对最终合成的树脂的光固化动力学的影响进行了研究。同时对两种固化后树脂的耐溶剂性、耐化学品性和力学性能进行了比较。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TQ323.8

【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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8 瞿岳飞;卿宁;;硫杂蒽酮类光引发剂及其研究现状[A];低碳技术与材料产业发展研讨会论文集[C];2010年
9 宋晓晖;周善康;许一婷;戴李宗;;水性聚氨酯分散液稳定机制研究[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
10 尚建鹏;郭晓光;马昱博;石峰;邓友全;;氨基甲酸乙酯为羰源制备N-取代氨基甲酸酯研究[A];甘肃省化学会第二十七届年会暨第九届甘肃省中学化学教学经验交流会论文摘要集[C];2011年
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6 高鹏;薛向欣;;UV固化环氧丙烯酸酯/聚酰亚胺树脂粉复合涂层的制备及性能研究[J];材料导报;2010年16期
7 王慧敏,王炎,李林林,韩冬冰;环氧丙烯酸酯/蒙脱土纳米复合材料的合成及性能研究[J];材料科学与工程学报;2004年06期
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