室温多重固化水性聚氨酯乳液的合成及性能

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中文摘要：水性聚氨酯由于其独特的性能而得到了广泛的研究和应用，但是单一的水性聚氨酯由于其固有的一些缺陷，还存在着诸如干燥速度慢、耐水性差等缺点，限制了其应用和推广。为了改善其性能并扩展其应用，本文采用室温多重固化的方式制备了水性聚氨酯涂料。具体研究内容如下： (1)以2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI-100)、低聚物二元醇为主要原料，二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水性扩链剂，4,4'-二羟基二苯甲酮(DHBP)和亚油酸甘油酯为功能单体，三乙胺(TEA)为中和剂，采用丙酮法合成了分子链上含有碳碳双键和酮羰基的水性聚氨酯羟基组分。探讨了合成工艺及原料配比对水性聚氨酯羟基组分及其固化膜性能的影响。实验结果表明：当预聚反应温度为75～80℃、预聚反应时间为3.5~4h、固含量为35%、中和度为100%；低聚物二元醇为PTMG1000；DMPA用量为6%；DHBP用量为5%；亚油酸甘油酯用量为20%时，水性聚氨酯羟基组分及其涂膜性能较好。FT-IR分析表明合成了目标产物。 (2)将己二酸二酰肼(ADH)的水溶液和水性聚氨酯固化剂作为交联剂和上一步最佳条件下合成的水性聚氨酯羟基组分采用物理共混的方法制备出室温多重固化水性聚氨酯涂料。对成膜助剂的选取，ADH和水性聚氨酯固化剂添加量以及固化时间对水性聚氨酯涂膜各项性能的影响进行研究。并运用TEM、FT-IR、TG和电化学分析等测试方法对改性前后水性聚氨酯涂膜进行分析和表征。结果表明：当醇酯十二为成膜助剂；n(DHBP):n(ADH)为1:0.6；水性聚氨酯固化剂用量为5%时，室温多重固化水性聚氨酯涂膜的性能是最佳的。TEM分析表明理论上可实现室温多重固化，且至少有2h的施工期。FT-IR分析表明涂膜实现了室温多重固化，TG分析表明室温多重固化水性聚氨酯涂料的耐热性最好。电化学分析表明室温多重固化水性聚氨酯涂料具有最佳的耐腐蚀性。 (3)采用非等温DSC法研究了室温多重固化水性聚氨酯涂料在不同升温速率下的固化动力学，运用Kissinger方程、Ozawa方程和Grane方程计算了不同固化方式的动力学参数。单重固化、双重固化、多重固化对应涂膜的表观活化能Ea分别为100.02kJ/mol，89kJ/mol和77.73kJ/mol；反应级数n分别为0.927，0.922，0.915；频率因子A分别为：14980.68s-1，9690.04s-1和1040.09s-1。采用Flynn-Wall-Ozawa方法，计算出不同固化度下反应的活化能。

作者：

阮红梅

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关键词：

水性聚氨酯羟基组分室温多重固化固化动力学表观活化能

授予学位：

硕士

学科专业：

化学工艺

导师：

张良均

学位年度：

2019

学位授予单位：

武汉工程大学

语种：

中文

中图分类号：