大豆油基光固化水性聚氨酯-TiO2有機(jī)無(wú)機(jī)雜化涂層制備及相關(guān)機(jī)理研究.pdf

1、大豆油改性樹(shù)脂因充分利用天然可再生樹(shù)脂且無(wú)污染、產(chǎn)品性能可與石化產(chǎn)品相媲美，已廣泛應(yīng)用于眾多領(lǐng)域。其中值得關(guān)注的是，將大豆油改性樹(shù)脂與具有環(huán)保特性的光固化技術(shù)和水性技術(shù)相結(jié)合是目前該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。此外，針對(duì)天然高分子改性樹(shù)脂存在力學(xué)強(qiáng)度低、易發(fā)霉等缺點(diǎn)開(kāi)展納米復(fù)合技術(shù)的研究引起了眾多研究者的興趣。
　　本論文合成了系列大豆油基光固化水性聚氨酯樹(shù)脂（SOUCWPU），研究了該樹(shù)脂體系與水的分散性、光固化行為及固化漆膜性能。進(jìn)一步采

2、用溶膠-凝膠法制備了SOUCWPU/TiO2光固化有機(jī)無(wú)機(jī)雜化涂層，采用接觸角測(cè)量?jī)x研究了不同熱處理溫度和不同光照時(shí)間下雜化涂層的循環(huán)光催化行為。具體內(nèi)容與結(jié)論如下：
　　本文采用四步法合成制備大豆油基光固化水性聚氨酯。首先采用丙烯酸開(kāi)環(huán)環(huán)氧大豆油制備大豆油丙烯酸酯（AESO），第二步采用不同比例丁二酸酐（SAA）對(duì)生成的羥基接枝改性制備了丁二酸酐改性的大豆油丙烯酸酯（SAESO），第三步采用不同含量的異氟爾酮二異氰酸酯（IPDI

3、）對(duì)剩余的羥基擴(kuò)鏈改性制備大豆油基光固化聚氨酯（SOUCPU），最后經(jīng)三乙胺對(duì)羧酸端基中和制備了大豆油基光固化水性聚氨酯（SOUCWPU）。合成過(guò)程中間體和最終產(chǎn)物采用傅里葉紅外光譜(FTIR)與核磁共振氫譜(1H NMR)進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。
　　對(duì)不同體系的 SOUCWPU進(jìn)行水分散性能研究，結(jié)果表明：隨著羧酸含量與中和度的增加，樹(shù)脂在水中的分散由分層至乳白色，再由半透明至完全透明。例如樹(shù)脂0.6SAA-0.6R-80％（SAA摩爾

4、比例為0.6，IPDI摩爾比例為0.6，中和度為80%）具有良好的水分散性能。
　　采用FTIR對(duì)漆膜的光固化行為進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：隨著刮涂厚度、輻照高度、光引發(fā)劑用量的增加，最終轉(zhuǎn)化率均先增加后減小。適宜的光引發(fā)劑用量為5 wt%，刮涂厚度為50μm，輻照高度為15 cm，固化時(shí)間為40 s，最終雙鍵轉(zhuǎn)化率達(dá)到87.6%。
　　測(cè)試了丁二酸酐含量、異氟爾酮二異氰酸酯含量與中和度等對(duì)光固化漆膜物理性能的影響，結(jié)果表明：對(duì)

5、SAESO固化漆膜，漆膜物理性能隨著羧基含量的增加而增強(qiáng)。對(duì)SOUCWPU固化漆膜，漆膜的鉛筆硬度隨著IPDI含量的增加而增強(qiáng)，柔韌性隨著IPDI含量的增加而減弱；與之相反，漆膜的鉛筆硬度隨著羧酸含量的增加而降低，柔韌性隨著羧酸含量的增加而增強(qiáng)。樹(shù)脂0.6SAA-0.8R-80%固化漆膜在所制備固化漆膜中表現(xiàn)出最優(yōu)性能，鉛筆硬度達(dá)3H，附著力為0級(jí)，柔韌性為0.5 mm。
　　通過(guò)溶膠-凝膠法制備了SOUCWPU/TiO2有機(jī)無(wú)機(jī)

6、雜化涂層，利用接觸角測(cè)量?jī)x測(cè)試不同熱處理溫度處理后的雜化涂層，經(jīng)253.7 nm紫外光照射不同時(shí)間、避光不同時(shí)間、再次光照不同時(shí)間后的接觸角變化，間接研究雜化涂層的光催化性能。結(jié)果表明：光照時(shí)，TiO2溶膠含量越高，接觸角下降速度越快，下降幅度越大，而更高的熱處理溫度則讓接觸角下降更加明顯。避光處理后，接觸角緩慢恢復(fù)，再次光照又隨之降低。TiO2溶膠含量為10%，熱處理溫度為120℃時(shí)，雜化涂層的接觸角為71°，經(jīng)光照4 h后接觸角降低