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)六十年代末由德國拜爾公司成功開發(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、油墨和膠粘劑等國民經(jīng)濟領(lǐng)域，也成為近年來各大高校和公司研究開發(fā)的熱點。在眾多光固化用樹脂中，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脂。近幾年，隨著國家VOC管控法律法規(guī)的不斷完善和人們環(huán)保意識的不斷增強，水性樹脂逐漸成為研究的熱門，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，

2、但硬度低和附著力差是其明顯的缺點。而環(huán)氧樹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)域一個熱門的研究方向。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脂（WPUA-EA），并對樹脂的綜合性能進行一系列表征。再通過正交試驗確定合成的最優(yōu)原料配比，并且對 WPUA-EA樹脂的光固化動力學(xué)進行初步探討，其主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　1.通過環(huán)氧開環(huán)酯化法，將聚醚型環(huán)氧樹

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、阻聚劑種類及含量對聚醚型環(huán)氧丙烯酸酯合成時間、色澤、粘度的影響，對其合成條件進行優(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)定儲存三個月以上。
　　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，放大合成六官能度紫外光固化水性聚氨酯，通過跟蹤水性聚氨酯合成過程中的-NCO含量以及對樹脂的各項性能進行測試，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)過程以及產(chǎn)物性能基本穩(wěn)定，樹脂色澤接近無色，在固含量為70%時樹脂粘度穩(wěn)定在23700 mPa s，鉛筆硬度為B，對卡紙表面的附著力為5級，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，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WPUA-EA樹脂基本性能的影響，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)組合成出來的樹脂

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