多重固化改性聚氨酯低聚物的合成及其涂料性能研究.pdf

1、數(shù)碼電子產(chǎn)品UV固化涂料近年來發(fā)展迅速，但存在熱穩(wěn)定性差、涂膜硬度和耐化學(xué)性能不足等缺陷；應(yīng)用在三維數(shù)碼電子產(chǎn)品時，還存在涂料樹脂黏度過大、光照陰影部分固化不足等缺點。
　　 針對上述市面上現(xiàn)有數(shù)碼電子產(chǎn)品UV固化涂料的缺陷，本論文采用異佛爾酮二異氰酸酯、聚乙二醇200、甲基丙烯酸羥乙酯、雙氨基硅氧烷和端羥基超支化聚酯反應(yīng)合成出能紫外光-熱-潮氣固化的硅氧烷改性聚氨酯丙烯酸酯超支化低聚物(H-Si-PUA)，并用FT-IR、DS

2、C和GPC等方法進行分析表征，研究結(jié)果表明：該H-Si-PUA低聚物符合分子結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，雙氨基硅氧烷、端羥基超支化聚酯與聚氨酯、丙烯酸酯形成了共聚物；隨著反應(yīng)溫度升高，H-Si-PUA低聚物黏度相應(yīng)升高；其熱穩(wěn)定性比沒改性的PUA好；隨著合成單體HEMA含量從24.1％增加到44.1％，H-Si-PUA低聚物雙鍵密度也相應(yīng)增加，其固化物交聯(lián)點密度從0.323·10-3mol/kg增加到2.112·10-3mol/kg，拉伸強度從0.1

3、1MPa上升到1.34MPa、拉伸模量從0.3MPa上升到21.3MPa，而斷裂伸長率則從8.3％下降到4.4％。
　　 通過對合成配方和工藝的研究，得出當(dāng)R=5，引入5％wt的雙氨基硅氧烷基團和3％wt的端羥基脂肪族超支化聚酯在60℃下反應(yīng)8h合成出來的H-Si-PUA低聚物性能最優(yōu)，其產(chǎn)品數(shù)均分子量2102，分子量分布1.91，25℃下黏度896mPa·s。用該H-Si-PUA低聚物與適量TMPTA、光引發(fā)劑、添加劑和溶劑配

4、成的多重固化涂料在ABS和PC等塑料基材上施工效果良好，流平性達10級，附著力0級，硬度H，耐酸堿、耐水煮和耐磨性良好，可基本滿足客戶使用要求。
　　 針對傳統(tǒng)聚氨酯合成過程產(chǎn)生的污染和危害，本論文合成了環(huán)境友好、性能優(yōu)越的硅氧烷改性的非異氰酸酯聚氨酯低聚物(Si-NIPU)，并對其分子結(jié)構(gòu)用FT-IR、DSC和GPC方法進行分析驗證?？疾炝撕铣膳浞郊肮に噷袒锪W(xué)性能、漆膜等性能的影響。在0.5％wt四丁基溴化銨催化作用下，

5、用聚乙二醇二縮水甘油醚和CO2氣體在100℃、1.2MPa壓力反應(yīng)釜下反應(yīng)8小時所合成的聚乙二醇二環(huán)碳酸酯轉(zhuǎn)化率達84.3％；在50℃時用聚乙二醇二環(huán)碳酸酯、甲基丙烯酸環(huán)碳酸酯、異佛爾酮二胺和8％氨基硅氧烷時合成出的Si-NIPU在25℃下黏度為89mPa·s，數(shù)均分子量1249，分子量分布1.35。
　　 隨著甲基丙烯酸環(huán)碳酸酯含量從21％增加到46.8％，交聯(lián)密度也相應(yīng)增加，固化物的拉伸強度從0.2MPa提高到1.41MPa

6、、拉伸模量從1.4MPa增加到30.6MPa，而斷裂伸長率則從7.3％降低到2.1％。用該Si-NIPU與適量TMPTA、光引發(fā)劑、添加劑和溶劑配成的多重固化涂料流平性達10級，附著力0級，硬度2H。Si-NIPU的分子內(nèi)氫鍵作用提高了其熱穩(wěn)定性，顯著降低低聚物的黏度。在自合成的PUA、H-Si-PUA與Si-NIPU中，熱溫度性和黏度都以后者最高，前者最低。
　　 本論文創(chuàng)新性地在PUA鏈段中引入雙氨基硅氧烷基團，其Si-OR

7、鍵在加熱條件和潮氣環(huán)境中可形成Si-O-Si網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)UV-熱-潮氣多重固化，解決了數(shù)碼電子產(chǎn)品UV涂料在光固化時光照陰影部分固化不足的缺點；又通過引入端羥基脂肪族超支化聚酯，使低聚物的黏度大為降低，大大減少了活性稀釋劑和溶劑的添加量，提高了涂膜的致密度和涂層之間的相容性。進一步采用環(huán)保材料合成性能更加優(yōu)越的NIPU低聚物，比常規(guī)PU具有更好的加工性能和耐化學(xué)品腐蝕性，同時消除了在PU材料的制造和使用過程中游離異氰酸酯單體給健康