水性聚氨酯涂料的制备与性能研究_tree_百度空间

(简称PU)是一种性能优异的高分子材料,以低聚多元醇为软段,异氰酸酯和扩链剂为硬段的嵌段化合物,其化学结构中含有氨基甲酸酯、醚键、尿键和尿基甲酸酯键等多种极性键,赋予了它优越的粘结性能和成膜性能[t],使其具有耐磨擦、耐化学品、耐低温、柔性好及粘合强等性能,其弹性体、泡沫、涂料及粘接剂等已获得广泛的应用川。目前,聚氨醋涂料以溶剂型为主,有机溶剂易燃、易爆、易挥发、气味大,造成空气污染,具有或多或少的毒性,会带来公害问题。随着人们环保、能源意识的增强,特别是各国环保法规对涂料体系中挥发性有机物(VOC)含量的严格限制,促进了水性涂料为代表的低污染型涂料的发展。水性聚氨醋涂料将溶剂型聚氨醋涂料的高性能和水性涂料的低VOC含量相结合,其分子结构具有可裁减性,结合新的合成和交联技术,使水性聚氨醋涂膜性能达到甚至优于传统的溶剂型涂料,成为发展最快的涂料品种之一。本文在PU分子链中引人亲水单体,采用预聚体混合法,通过一系列实验条件的改变,寻求{zj0}反应条件合成了水性乳液,并对其性能进行了研究。
水性乳液的合成工艺
将聚醚Ng 210在120℃真空下减压脱水1h,脱水后的聚醚Ng 210和TDI在40℃分别加人装有温度计电动搅拌器,并带有CaCl:干燥管的冷凝器的四口烧瓶中。加人少量的催化剂二月桂酸二丁基锡(DBT),升温到80℃左右,恒温反应2h,用正丁胺滴定法判断反应终点,冷却至5090,加人用N一甲基-2-毗咯烷酮溶解的DMPA,升温至75℃左右,反应1一3h后冷却至35℃左右,加人三乙胺中和反应5-10 min,反应过程中加人少量丙酮降粘。在激烈的搅拌下,加人计量的去离子水,继续搅拌十几分钟,{zh1}减压蒸馏出丙酮,得到水性水乳液。
结论
Ng 210和TDI适宜的反应时间为150一180min。水性乳液的粘度随NCO/0H比值的增大而增大。拉伸强度随着NCO/OH比值的增大而增大,而断裂伸长率随着NCO/OH比值的增大而减小。剪切强度随着NCO/OH比值先增大后减小。乳液的粘度和吸水率随着DMPA含量的增大而增大。综合研究表明,当NCO: OH二2.5: 1,DMPA=5%,液性能{zj0}。

影响水性聚氨酯涂料性能的因素

影响水性聚氨酯涂料性能的因素有那些 随着人们环境意识的增强,传统溶剂型涂料中的挥发性有机物(VOC)排放受到限制。以水替代有机溶剂作为分散介质的水性聚氨酯以其特有的高强度、耐磨损、使用安全、xx、不燃、无环境污染等性能广泛用于涂料、粘合剂、木材加工、轻纺、印染、皮革加工、建筑和造纸等行业。
     通过对不同体系、不同配方下水性聚氨酯乳液及其涂膜的研究,发现了不同种类的二异氰酸酯、二元醇,不同含量的亲水单体、亲水基团以及改性单体、扩链剂、溶剂等对水性聚氨酯性能均有影响,主要表现在以下几个方面:
     1、芳香族异氰酸酯(TDI)使涂膜强度、硬度较高;脂肪族异氰酸酯(HDI)使涂膜延伸率较高,韧性变佳,且乳液外观蓝,涂膜透明。
     2、聚酯多元醇使涂膜强度高、硬度大、弹性小,可用作木器漆等;聚醚多元醇使涂膜韧性变佳,延伸率提高,可用作弹性涂料。聚酯多元醇分子量变大,涂膜力学性能下降,当达到一定分子量(Mn=3000)时,力学性能又上升。
     3、结构越规整的聚醚多元醇,力学性能越佳。
     4、代-OH的小分子亲水单体及改性单体的加入均使聚氨酯涂膜力学性能上升。
     5、亲水集团含量(-COOH%)上升,乳液分散性提高,乳液粒径下降且分布窄,乳液外观变蓝,涂膜透明,乳液稳定性更佳。
     6、以二元胺为扩链剂较以水为扩链剂产生的涂膜的力学性能好。
     7、脱模剂除了使水性聚氨酯无溶剂化,而且在操作过程中产生熟化效应,使涂膜力学性能变佳。
     8、固含量上升,乳液粘度上升。  
     9、乳液粘度与时间无关。

自交联型水性聚氨酯涂料的研制

采用亚麻油与二乙醇胺经胺解反应生成亚麻油酰二乙醇胺中间体,以此中间体和多功能单体DMPA为复合二元醇(-OH)组分与TDI/HDI二异氰酸酯(-NCO)复合组分通过逐步加成聚合,得到常温交联水性树脂,以该水性树脂制备水性涂料,并对原料及胺解产物进行了IR表征.探讨了亚麻油酰二乙醇胺中间体的合成、树脂酸价、nOH/nNCO以及nTDI/nHDI等因素对水溶性、粘度、涂膜耐水性、附着力等性能的影响.该水性涂料耐水、快干、强附着,xx不燃、粘稠易控,是一种优良的环境友好型水性涂料。

  结论

  1)采用亚麻油与二乙醇胺反应生成亚麻油酰胺二乙醇中间体,利用此中间体和多功能单体DMPA为复合二元醇(-OH)组分与TDI/HDI二异氰酸酯(-NCO)复合组分逐步加成聚合,并经三乙胺中和,得到常温交联水性树脂连结料,结合优质的颜料、填料和助剂复配制备水性涂料。

  2)亚麻油与二乙醇胺{zj0}比例为等摩尔,TDI与HDI{zj0}摩尔比为0.7,总羟基与总异氰基的{zj0}摩尔比为1.1~1.2.选用CH3ONa为树脂合成催化剂,用量为0.4%,合成温度为130~140℃,树脂酸价控制在30~50mgKOH/g,中和剂选用三乙胺,其用量以最终基料体系的pH=8.5~9.5为限。

  3)采用此方法合成的常温交联水性树脂满足水性涂料的制造工艺适性、施工作业适性和质量使用适性的要求,该水性涂料高光耐水、快干、强附着,xx不燃、优耐候、粘稠易控,是一种优良的环境友好型水性涂料。



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