质感涂料 >> 广东乳胶漆厂 >> 岩片漆详细信息

水性聚氨酯的合成及固化涂层性能

质感漆 涂料工程网【外墙漆】供应大量有关 水性聚氨酯的合成及固化涂层性能详细内容,油漆代理涂料代理,并提供水性聚氨酯的合成及固化涂层性能解决方案和分析,直接咨询涂料专家了解【岩片漆】详细解答-宝莹漆官网联系电话:4008-836-236
宝莹漆欢迎你--质感漆厂--外墙涂料--内墙涂料

-->>水性聚氨酯的合成及固化涂层性能

水性聚氨酯的合成及固化涂层性能
刘利军1,王可答1,金鑫2,江英彦2,唐黎明3
(1.绥化学院化学与制药工程系,黑龙江绥化152061;2.中国科学院化学所,北京100080;3.清华大学化学工程系,北京100084)

水性聚氨酯作为一种绿色环保涂料,具有不燃、无污染、节省能源、易加工等优点,在许多领域获得应用,深受消费者的喜爱[1-3]。但由于其本身的耐水、耐溶剂等性能不是很好,需要进行交联剂改性。合成水性聚氨酯的报道较多,但以往的文献为了提高固化后涂层的力学性能,在聚氨酯预聚体合成后,多用一些小分子二醇或二胺来扩链,这样体系的黏度会急剧增大,为了使反应进行需要添加大量的溶剂。本文在聚氨酯预聚体合成后,不扩链,而是用乙醇酸对预聚物进行封端,合成多羧基化的聚氨酯,这样体系的黏度低,只需少量的溶剂即可反应。并提高了聚氨酯在水中的分散性,也使得水性聚氨酯在固化时能够形成网状结构。
本文以甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)、聚乙二醇(PEG)、2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)和乙醇酸(GA)为主要原料,制备了一系列具有羧基官能团的水性聚氨酯分散液(PU),并采用红外光谱对其结构进行了分析。研究了不同配比对聚氨酯合成的影响。通过与带有氮丙啶基聚氨酯交联剂进行室温固化,得到了具有优良耐水性及力学性能的涂层材料。
 
1 实验部分
1.1 主要原料
聚乙二醇200(PEG200)、聚乙二醇400(PEG400)、聚乙二醇600(PEG600),化学纯,天津天泰精细化学品有限公司;甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI),化学纯,上海试剂一厂;2,2-二羟甲基丙酸(DMPA),化学纯,ACROS ORGANICS 公司生产;乙醇酸(GA),分析纯,天津市化学试剂三厂;二月桂酸二丁基锡(DBTDL),化学纯,天津市化学试剂一厂。交联剂端氮丙啶基水性聚氨酯的合成按照参考文献[4]所述。
1.2 端羧基水性聚氨酯的合成
按表1 所示基本配方,称取甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)、聚乙二醇(PEG)和2,2-二羟甲基丙酸(DMPA);将DMPA 和PEG 混合,称取一定质量的丁酮,加入到装有球形冷凝管、机械搅拌桨的三口圆底烧瓶中,加热至50 ℃,同时加入少量的二月桂酸二丁基锡(DBTDL),搅拌直至DMPA 完全分散在PEG 和丁酮中;然后再加入TDI,升温至80 ℃,反应2h(反应过程中黏度增大,酌情补加少量丁酮)。之后,加入适量的乙醇酸(GA),继续恒温在80 ℃反应0.5 h。称取相应质量的氨水,溶解在去离子水中,用恒压滴液漏斗缓慢滴加到体系中,同时温度降至室温;用氨水调整体系的pH 值为8,制得水性聚氨酯分散液。
水性聚氨酯分散液聚合基本配方
按照表2 所示分别改变PEG 的种类、—NCO/—OH 官能团比,以及TDI/PEG/DMPA/GA 的摩尔比来制备端—NCO 预聚物,按照预聚物中的端异氰酸酯基与GA 中的羟基以1∶1的官能团比进行封端反应(见图1 中的反应步骤),这样得到了一系列不同配方的水性聚氨酯分散液。
不同配方下合成的水性聚氨酯分散液
端羧基水性聚氨酯的制备路线
1.3 水性聚氨酯涂层的制备及性能测试
将聚氨酯水分散液和交联剂混合后,用涂布器均匀涂于玻璃板和马口铁板上,室温放置72 h 后,即可完成固化反应。分别按GB/T 1730—93、GB/T 1732—93、GB 1720—79 和GB/T 富锌底漆—93 测试涂层的硬度、抗冲击强度、附着力和柔韧性。将带有涂层的玻璃板放入去离子水中,经24 h 浸泡后,观察漆膜表面是否有发白、泛起、溶解等现象,测试耐水性。

2 结果与讨论
2.1 水性聚氨酯分散液的合成
本文合成的端羧基水性聚氨酯属阴离子型(其合成路线见图1)。首先,通过过量TDI 与PEG 和DMPA 反应,制得端异氰酸酯基聚氨酯预聚物;然后,使用乙醇酸对聚氨酯预聚物进行封端,使得聚氨酯分子量的两端带上亲水的羧基,再加入氨水中和成盐,可顺利分散在去离子水中。
2.1.1 原料的处理
由于TDI 与水反应具有较高的活性,如果原材料中水分较高,则反应开始阶段会有大量的泡沫产生,黏度急剧增大,很容易交联使反应不能进行。所以所用的溶剂都须用无水CaCl2 进行除水处理,聚乙二醇需减压蒸馏以除去水分。
2.1.2 体系黏度的控制
实验过程中用少许丁酮来降低预聚物的黏度,实验表明,若溶剂加入太少,则很容易产生凝胶,但用量不宜超过体系总质量的10%。
2.1.3 温度的控制
由于TDI 的反应活性较高,若TDI 的加入温度过高,使—NCO 与—OH 的反应速度过快导致暴聚,故需在较低的温度下向PEG、DMPA 和丁酮的混合物中加入TDI。本实验中TDI 的加入温度为50 ℃,再逐渐升温到80 ℃进行反应。
(责任编辑:admin)