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水性紫外光固化超支化聚氨酯的合成

王绍荣  
【摘要】: 紫外光固化水性涂料具有效率高、无污染、价格低廉、生产安全等优点,是目前研究开发较为活跃,己成为紫外光固化体系的主要发展方向之一。 本研究以不同的原料合成了三个系列的快速光固化的水性紫外光超支化固化树脂,在此基础上优选光敏性树脂。以不同分子量的PPG、PEG和PTHF低聚物为聚合单体,合成的分子量相近的水性光固化聚氨酯(PUA)。研究结果表明:光敏性最强的是小分子量的聚醚二元醇PPG;选择不同分子量的PPG、三羟甲基丙烷与DMPA等为主要单体,羧酸含量为0.4 mmol/g、TMPA与PPG的摩尔比为1:4、反应温度90℃,能够得到稳定性好、成膜性能优良的超支化水性聚氨酯;选择羧酸含量为0.4 mmol/g、季戊四醇与PPG单体配比为1:6、反应温度90℃,能够得到稳定性好、成膜性能良好的超支化水性聚氨酯;在合成超支化水性聚氨酯树脂的基础上,制备了有机硅合成改性光固化涂料,并对它的综合性能进行了详细研究。 优选的Irgacure 184光引发剂与树脂具有良好的相容性和较高的引发效率,当184光引发剂在树脂中的含量为3.0%~4.0%时,树脂的固化速度较快;预先脱水有利于提高固化速度。 对本论文工作中制备的超支化水性聚氨酯树脂,用红外光谱和核磁碳谱分析它们的结构及其涂膜性能。同时,论文工作研究了上述三种树脂的最佳反应条件、树脂的亲水性能以及亲水基团的含量、催化剂、中和度和阻聚剂用量对水性超支化树脂性能的影响,讨论了光引发剂的种类和用量、中和剂的种类、中和度、干燥条件和树脂结构对光固化速度的影响;测定了UV固化水性超支化聚氨酯树脂(PUA)和有机硅改性固化膜的性能;PUA乳液的分散性和稳定性随羧基含量的增加和中和度的提高而增强,乳液粒径随亲水基团羧基含量的增加而减小,羧基用量为0.4 mmol时,涂膜综合性能最好;涂膜在一定的温度下干燥后,光固化速度提高。 合成的有机硅水性超支化聚氨酯树脂涂料,耐水和耐化学品性能大大优于不含有机硅涂膜,在合成有机硅改性的超支化水性聚氨酯中的有机硅功能单体DB-907含量占异氰酸酯物质的量的不超过20%时,可得到涂膜平整光亮、耐水、耐化学品性能好的有机硅改性涂料,DB-907物质的量的超过20%时,树脂的稳定性变差,涂膜的变得粗糙。


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