汽车内饰漆用水性羟基丙烯酸树脂的研究

发布时间：2020-11-06 05:43

　　 双组分水性聚氨酯(2K-WPU)涂料结合了水性涂料和传统溶剂型聚氨酯涂料的优异性能,越来越受到研究者的青睐。它具有优异的力学性能、室温可固化特性和环保特性,可以广泛应用于汽车、木材、塑料、皮革及其他涂装等领域。双组份水性聚氨酯是由水性羟基组分和亲水改性的多异氰酸酯固化剂组成。水性羟基丙烯酸树脂作为羟基组分,它具有分子可调性、粒径小、成本低和良好的漆膜外观,对2K-WPU涂料的性能会产生显著的影响。在双组分涂料中,作为提供羟基的主体,我们可以通过对其分子链上羟基的设计来增加固化过程的交联密度,进一步提高漆膜的综合性能。以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟丙酯和三乙胺等为实验原料,通过调整原料配比及反应工艺等因素制备了水性羟基丙烯酸树脂。研究了引发剂的种类及含量、反应时间、羟基的种类及含量、中和度等因素对产物及双组份水性丙烯酸聚氨酯漆膜性能的影响。利用傅里叶红外变换光谱仪、马尔文纳米粒度分析仪、热重分析仪、差式扫描量热仪对产物和双组份漆膜进行表征。研究结果表明:当引发剂过氧化苯甲酰的含量为3%、反应时间为3h、羟基单体为HPA,羟基含量为3%,中和度为100%时所得到的水性羟基丙烯酸树脂及双组份漆膜的性能最佳。漆膜的铅笔硬度为2B,附着力为0级,光泽度﹥95,漆膜的吸水率8.88%,凝胶率96.48%。粒径分析结果显示树脂的平均粒径为81.46 nm左右;TG分析结果显示漆膜具有较好的热稳定性。交联反应动力学研究表明,反应的表观活化能Ea=52.040 KJ.mol~(-1)。为了进一步提高漆膜的综合性能,通过自由基共聚法,利用环氧树脂对水性羟基丙烯酸树脂进行改性。研究了环氧树脂的类型及含量对产物及漆膜性能的影响。研究发现,环氧树脂能够提高漆膜的硬度、耐水性和耐溶剂性。当环氧树脂为E-20,含量为8%~10%时,漆膜综合性能最佳。TG分析结果表明,树脂的热稳定性有所提高;粒径分析结果显示,改性后树脂的平均粒径为105.7 nm,说明粒径有所增加;Zeta电位分析结果显示,产物在水中分散的Zeta电位绝对值由41 mv升高到52.6 mv,表明环氧改性之后的树脂在水中分散稳定性提高了。汽车内饰漆性能测试结果符合要求。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ637
【部分图文】：

图 3-1 水性羟基丙烯酸树脂的合成路线Figure 3-1 The synthesis route of waterborne hydroxyl acrylic resin3.2.3 双组份水性丙烯酸聚氨酯清漆的制备将水性羟基丙烯酸树脂和拜耳的水性固化剂Bayhydur XP 2655按照一定的比例进行复配，混合均匀后，加入去离子水稀释至合适的浓度，即得到双组份水性丙烯酸聚氨酯清漆。3.3 结果分析与讨论3.3.1 引发剂种类及含量的选择自由基聚合反应中最重要的部分是引发反应，引发剂是控制自由基聚合反应速率的关键因素[96]。引发剂大多数为偶氮类和过氧化类化合物。引发剂种类的选择需要从多个

第三章 水性羟基丙烯酸树脂的研究25图3-2 引发剂含量对丙烯酸酯预聚物粘度的影响Table 3-2 Effect of BPO contents on the viscosities of acrylic prepolymers3.3.2 反应时间的确定在红外光谱图中，每个官能团都会有特定的吸收频率。在不同的反应阶段，吸收峰的强度会发生改变。因此，我们可以根据红外谱图中特定位置处的吸收峰强度大小的变化来大致确定反应的时间。水性羟基丙烯酸树脂是通过自由基聚合反应所生成的，苯乙烯会与(甲基)丙烯酸(酯)类单体之间发生C=C双键的聚合反应。因此，随着反应的进行，C=C双键会不断的减少，C=C双键的红外特征吸收峰的吸收强度会逐渐减弱。如图3-3是不同反应时间的红外谱图，在810 cm-1左右为C=C双键的红外特征吸收峰。从图中可以看出，随着反应的进行，当反应时间为3 h左右时

华南理工大学硕士学位论文26图3-3 丙烯酸酯预聚物在不用反应时间的红外光谱图Figure 3-3 FT-IR spectra of the acrylate prepolymer at different reaction times图3-4为反应时间(不包含单体和引发剂的滴加时间)对单体转化率的影响的关系示意图。从图中可以看出，随着反应时间的增加，反应的转化率在不断的增加。当反应时间大于180min时，反应的转化率变化不大。因此，结合图3-3和图3-4，我们将聚合反应的保温时间定为3 h。图3-4 反应时间对单体转化率的影响Figure 3-4 Effect of reaction times on monomer conversion rates
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 徐诚;唐华东;;自由基聚合引发剂的研究进展[J];浙江化工;2015年06期

2 袁腾;王锋;胡剑青;涂伟萍;周显宏;;水性羟基丙烯酸树脂的制备与研究[J];热固性树脂;2013年01期

3 童心洁;闫福安;唐美超;;环氧树脂改性水性丙烯酸酯树脂及其玻璃烤漆研究(一)[J];中国涂料;2013年01期

4 周明吉;矫庆泽;赵芸;崔文甲;;水性双组分聚氨酯柔感涂料的制备及性能[J];北京理工大学学报;2012年12期

5 陈中华;樊小丽;;双组分水性聚氨酯汽车面漆的制备与性能研究[J];上海涂料;2012年10期

6 许海燕;张兴元;戴家兵;许飞;李治;周静;;氟改性双组分水性丙烯酸聚氨酯涂料性能研究[J];聚氨酯工业;2012年01期

7 陈凯;;双组分水性聚氨酯地坪涂料的合成与研究[J];涂料技术与文摘;2010年12期

8 李金旗;;交通工具用水性双组分聚氨酯涂料的最新研究进展[J];上海涂料;2010年12期

9 陆丽浓;欧宗和;陈铃红;谢国兵;;塑料用水性涂料的研究进展[J];涂料工业;2010年03期

10 张心亚;魏霞;陈焕钦;;水性涂料的最新研究进展[J];涂料工业;2009年12期

相关博士学位论文 前1条

1 孔霞;新型羟基聚丙烯酸酯及双组份水性聚氨酯涂料[D];华南理工大学;2010年

相关硕士学位论文 前6条

1 秦羊阳;羟基型水性丙烯酸树脂二级分散体的合成研究[D];武汉工程大学;2016年

2 徐然;水性丙烯酸树脂的设计合成及应用[D];湖南大学;2014年

3 陈鑫;纳米氧化锌改性水性丙烯酸涂料的制备与研究[D];长春理工大学;2011年

4 董观秀;环氧改性丙烯酸水分散性涂料的研制[D];南京理工大学;2007年

5 钟强锋;水性丙烯酸树脂的合成及其改性的研究[D];广东工业大学;2007年

6 谭芳;双组分水性聚氨酯的制备及其成膜机理研究[D];武汉理工大学;2007年

本文编号：2872729