雙組分水性聚氨酯的制備與性能研究.pdf

1、雙組分水性聚氨酯(2K-WPU)不僅具有低成膜溫度、強(qiáng)附著力、耐候性好等優(yōu)點(diǎn)，而且滿(mǎn)足環(huán)保的要求。但分子鏈中存在親水性基團(tuán)，導(dǎo)致涂膜耐水性不好，此外，涂膜的耐熱性能、耐化學(xué)品性能等也有待提高。為擴(kuò)大2K-WPU的應(yīng)用范圍，本文從分子設(shè)計(jì)的角度，適當(dāng)添加改性劑對(duì)聚氨酯主鏈進(jìn)行改性，提高2K-WPU涂膜的綜合性能，并應(yīng)用于防腐蝕涂料。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴以異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、聚丙二醇(PPG)、二羥甲基丙酸(DMP

2、A)、三乙胺(TEA)等為主要原料，通過(guò)預(yù)聚體法制備了聚氨酯多元醇水分散體，并與親水多異氰酸酯固化劑復(fù)配成膜。探討了Ri、DMPA用量、三羥甲基丙烷(TMP)、RT以及中和度、n-NCO/n-OH、固化溫度對(duì)HPUA及2K-WPU涂膜的性能影響與對(duì)涂膜性能的影響。當(dāng)Ri1.6、DMPA6％、TMP2％、RT0.8、中和度100％、固含量40％、n-NCO/n-OH為1.2、固化溫度為50℃時(shí)，涂膜綜合性能較好。⑵采用端羥丙基聚硅氧烷(D

3、HPDMS)為改性劑，制備了有機(jī)硅改性雙組分水性聚氨酯。通過(guò)紅外光譜和核磁氫譜測(cè)試，得知DHPDMS成功接入聚氨酯分子鏈中;當(dāng)DHPDMS的用量為5％時(shí)，聚氨酯多元醇粘度小、粒徑適中，能穩(wěn)定存儲(chǔ)6個(gè)月以上。改性后的涂膜接觸角增大、吸水率降低，在5％DHPDMS添加量下，吸水率由未改性的13.9％降低至6.2％，接觸角由未改性的60°提高至95°。TG測(cè)試表明:熱失重5％時(shí)，5％有機(jī)硅改性后涂膜耐熱性能由未改性的266.3℃提高到272.

4、0℃。涂膜XRD測(cè)試分析得隨著有機(jī)硅含量的增大，涂膜的結(jié)晶度減小。⑶選用雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂E-44與DHPDMS共同作為2K-WPU的改性劑，制備了復(fù)合改性雙組分水性聚氨酯。通過(guò)紅外光譜和核磁氫譜測(cè)試了多元醇及其固化涂膜的結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明E-44和DHPDMS均成功接入聚氨酯分子鏈。當(dāng)DHPDMS的用量為5％、E-44用量為4％～6％時(shí)，多元醇水分散體的性能較佳。涂膜的熱重?cái)?shù)據(jù)表明，復(fù)合改性后涂膜耐熱性顯著提高，熱失重5％時(shí)，溫度達(dá)到287

5、℃。隨著E-44用量的增加，涂膜的吸水率先增大后減小，接觸角不斷增大，當(dāng)E-44用量為6％時(shí)，涂膜吸水率最小為4.4％，接觸角增大為106°。復(fù)合改性涂膜的綜合性能比未改性及有機(jī)硅改性的綜合性能要好。⑷以有機(jī)硅、環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合改性聚氨酯多元醇水分散體為主要成膜物質(zhì)，與著色顏料鈦白粉、防腐蝕填料以及一些涂料助劑配制成多元醇組分，并與固化劑組分復(fù)配成雙組分水性聚氨酯防腐蝕涂料。通過(guò)顏基比與PVC的計(jì)算發(fā)現(xiàn)1/PVC與1/(P/B)之間呈現(xiàn)出線(xiàn)