衣康酸类自乳化聚酯的合成及性能研究

发布时间：2020-04-29 14:52

【摘要】：有机涂料是现代化学工业的一个重要分支。然而,几乎所有的传统涂料体系都不可避免地含有大量的有机溶剂或其它挥发性物质(VOC)。因此低VOC水性光固化涂料成为目前涂料领域的研究热点。水性聚酯是一类新发展的水性涂料成膜物质。目前聚酯的水性化主要是通过胺类物质对聚酯末端羧基的中和获得,而胺类中和剂毒性较大。本文合成了一种生物基衣康酸类自乳化聚酯,考察了此类聚酯的固化成膜性能,并对基于巯基-烯点击反应的固化动力学进行了研究。以生物基衣康酸(IA)和1,4-丁二醇(BD)为原料缩聚合成了衣康酸类自乳化水性聚酯——聚(衣康酸丁二醇-co-衣康酸磺酸钠丁二醇)酯(PBIINa)。聚酯侧链引入磺酸基团改变双键密度和亲水性能,在兼顾亲水性能的基础上提高聚酯的耐水解稳定性。PBIINa分子两端键接十一烯酸(UA)获得双键封端的衣康酸类聚酯(PBIINa-UA),提高聚酯的耐水性、耐腐蚀性和双键的含量,实现聚酯结构及性能的可控调节。研究表明PBIINa最佳合成条件为酯化时间5h、酯化温度180℃。十一烯酸接枝的最佳酯化温度为160℃、酯化时间4h,缩聚温度155℃、缩聚时间5h。随着磺酸基团的增多,PBIINa-UA的粒径减小,稳定性增加,水溶性增大。将制得的水性聚酯(PBIINa-UA)借助巯基-烯点击反应固化成膜。通过对漆膜铅笔硬度、附着力、吸水率、凝胶率、接触角及力学性能的测试考察固化条件对涂膜性能的影响。研究表明,基于巯基-烯点击反应的PBIINa-UA固化成膜是通过巯基化合物产生的过氧自由基夺取巯基上的氢原子而产生具有活性的自由基,进而引发成膜固化,因此克服了传统热固化氧阻聚的问题。当PBIINa-UA中磺酸基团与双键摩尔比为1:10,巯基与双键比为1:1,引发剂用量为PBIINa-UA和多官能巯基封端聚氨酯(PUSH)质量的1.5%时,得到的漆膜性能最佳。漆膜铅笔硬度为6H,附着力等级1,拉伸强度为1.85MPa,断裂伸长率为79.60%,吸水率97.71%,凝胶率为74.88%。利用FT-IR分析基于巯基-烯点击反应的PBIINa-UA固化动力学。研究发现,PBIINa-UA的巯基-烯基光固化反应是-SH与-C=C-以1:1当量比进行的自由基逐步聚合反应。通过分析FT-IR谱图中巯基含量随光照时间的变化,推导得出Irgacure2959引发的该巯基-烯点击反应为二级反应,PBIINa-UA的固化动力学方程为y=-0.1151+49.38*(1-exp(-x/746.92))+11.02*(1-exp(-x/13.06))。
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ630.43

【参考文献】