聚醚型環(huán)氧改性UV水性聚氨酯的制備及性能研究.pdf

1、紫外光固化技術(shù)自二十世紀(jì)六十年代末由德國(guó)拜爾公司成功開(kāi)發(fā)至今，由于其5E特性得到了迅速的發(fā)展，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于涂料、油墨和膠粘劑等國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，也成為近年來(lái)各大高校和公司研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。在眾多光固化用樹(shù)脂中，環(huán)氧丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯是應(yīng)用最廣、使用量最大的兩種樹(shù)脂。近幾年，隨著國(guó)家VOC管控法律法規(guī)的不斷完善和人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，水性樹(shù)脂逐漸成為研究的熱門(mén)，其中最具代表性的就是水性聚氨酯。聚氨酯具有良好的柔韌性以及高光澤度等特點(diǎn)，

2、但硬度低和附著力差是其明顯的缺點(diǎn)。而環(huán)氧樹(shù)脂在這方面恰好表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。因此，利用環(huán)氧樹(shù)脂改性紫外光固化水性聚氨酯已成為聚氨酯改性領(lǐng)域一個(gè)熱門(mén)的研究方向。本文旨在合成一種聚醚型環(huán)氧丙烯酸酯改性紫外光固化水性聚氨酯樹(shù)脂（WPUA-EA），并對(duì)樹(shù)脂的綜合性能進(jìn)行一系列表征。再通過(guò)正交試驗(yàn)確定合成的最優(yōu)原料配比，并且對(duì) WPUA-EA樹(shù)脂的光固化動(dòng)力學(xué)進(jìn)行初步探討，其主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下：
　　1.通過(guò)環(huán)氧開(kāi)環(huán)酯化法，將聚醚型環(huán)氧樹(shù)

3、脂改性為可光固化的環(huán)氧丙烯酸酯大單體（Oligomer）。本文考察了反應(yīng)溫度、催化劑種類(lèi)、阻聚劑種類(lèi)及含量對(duì)聚醚型環(huán)氧丙烯酸酯合成時(shí)間、色澤、粘度的影響，對(duì)其合成條件進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化的反應(yīng)條件為：在105±2℃下，催化劑N,N-二甲基芐胺加入量為1wt.％，阻聚劑對(duì)羥基苯甲醚加入量為0.3wt.%，反應(yīng)12~14 hrs。得到的環(huán)氧丙烯酸酯在室溫下粘度僅為272 mPa s，且色澤較淺，為淡黃色，并可穩(wěn)定儲(chǔ)存三個(gè)月以上。
　　2.根

4、據(jù)課題組已有合成紫外光固化水性聚氨酯的經(jīng)驗(yàn)，放大合成六官能度紫外光固化水性聚氨酯，通過(guò)跟蹤水性聚氨酯合成過(guò)程中的-NCO含量以及對(duì)樹(shù)脂的各項(xiàng)性能進(jìn)行測(cè)試，討論該工藝在逐步放大反應(yīng)規(guī)模情況下的穩(wěn)定性。結(jié)果表明，在反應(yīng)放大了十倍的情況下，反應(yīng)過(guò)程以及產(chǎn)物性能基本穩(wěn)定，樹(shù)脂色澤接近無(wú)色，在固含量為70%時(shí)樹(shù)脂粘度穩(wěn)定在23700 mPa s，鉛筆硬度為B，對(duì)卡紙表面的附著力為5級(jí)，且具有80左右的光澤度，符合工業(yè)生產(chǎn)的要求，為合成紫外光固化W

5、PUA-EA提供了參考。
　　3.利用L9（34）型正交試驗(yàn)，考察了因子A環(huán)氧丙烯酸酯（EA）、因子B聚乙二醇（PEG-600）、因子C2,2-二羥甲基丙酸（DMPA）、因子D丙烯酸羥丙酯（HPA）對(duì)WPUA-EA樹(shù)脂基本性能的影響，確定EA改性WPUA的原料最優(yōu)配比，選取A2B3C3D3作為最優(yōu)組（0.05 mol EA，0.05 mol PEG600，0.15 mol DMPA，0.3 mol HPA），以最優(yōu)組合成出來(lái)的樹(shù)脂

6、相比于多官能度WPUA對(duì)紙張的附著力提高到了1級(jí)，粘度在同等固含量時(shí)降到了9080 mPa s，并保持了良好的柔韌性，達(dá)到了1 mm。之后對(duì)該樹(shù)脂進(jìn)行 FT-IR、TGA分析，通過(guò)對(duì)紅外特征峰的解析，已基本確定了產(chǎn)物和預(yù)期的相同；通過(guò)TGA測(cè)試分析，得到了該樹(shù)脂漆膜相對(duì)穩(wěn)定的熱力學(xué)性能指標(biāo)，其分解溫度可達(dá)264℃。
　　4.利用實(shí)時(shí)紅外（real time FT-IR）對(duì)WPUA-EA的光固化過(guò)程進(jìn)行了研究，考察了不同的光引發(fā)劑用