低VOC水性光固化聚酯的合成与性能研究
发布时间：2021-11-13 15:22
随着环境恶化的日益严重,环境保护越来越受到世界的关注,水性涂料由于极低的VOC排放成为涂料领域的研究热点。但在生产和应用过程,水性涂料仍存在溶剂或成膜剂含量较多、耐水性较差及表干发粘等问题。针对上述问题,本文对一类生物基水性聚酯的合成及光固化性能进行研究,探究了合成条件、不饱和二元酸结构及固化方式等对水性聚酯固化膜力学性能、耐水性能、热稳定性能的影响,并对其固化动力学进行了研究。首先,以生物基二元酸和二元醇为原料缩聚合成了一类不饱和聚酯的水性聚酯（WBPE）,借助巯基-烯点击反应,使用多巯基水分散体将WBPE进行紫外光交联固化制备水性聚酯固化膜（CWBPE）,研究了合成条件、固化条件及二元酸结构对CWBPE性能的影响。研究发现,采用2,5-呋喃二甲酸（FDCA）、衣康酸（IA）、顺丁烯二酸（MA）分别作为不饱和二元酸原料时,酯化条件及-SH与C=C摩尔比是调控CWBPE耐水性的关键因素,以衣康酸类水性聚酯固化膜（CWBPE-3）研究得出最佳合成条件为酯化温度180°C、酯化时间3h,-SH与C=C摩尔比为1:1。此时,CWBPE-3凝胶率为97.2%,接触角为95.14°。CWBPE性...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水性环氧涂料合成及防腐原理
低VOC水性光固化聚酯的合成与性能研究8秒内完成，甚至更快。紫外线固化也比热固化消耗更少的能量。图1-2紫外光固化水性聚酯涂料的生产及使用过程Figure1-2ProductionandapplicationofUVcurablewaterbornepolyestercoating经过半个多世纪的发展，紫外光固化涂料的研究与生产工艺越来越完善，特别随着各个国家颁布严格的有机溶剂排放标准，紫外光固化涂料获得了前所未有的发展机遇，UV固化涂料得到进一步的开发与应用。JinyueDai[43]等人以衣康酸和可再生资源中的不同二醇为原料，制备了三种生物基不饱和聚酯涂料，综合了生物基材料、紫外光固化工艺和水分分布的优点；Li[44]等人制备了一种新型的紫外光固化玻璃化环氧热固性形状记忆聚合物（VSMP），具有良好的机械强度、热稳定性和优异的形状记忆性能和原位紫外光固化性能，是一种具有工程应用前景的多功能热固性塑料。（2）水性绝缘漆水性绝缘漆是一种以水为溶剂合成的特殊绝缘漆，具有原料价格低廉、透明度高、渗透性好、无毒无味、粘度高等优点，对设备要求低，其产品可以用水直接稀释和清洗，符合环保生产的要求。成膜物质来源广泛，水性聚氨酯、水性聚酯等物质都可以作为水性绝缘漆的成膜物质，通过水性化处理的成膜物质可直接用于制备水性绝缘漆。水性绝缘漆相比于传统绝缘漆需要加入消泡剂、助溶剂及催化剂等[45,46]。1.2.3聚酯的水性化方法一般来说，合成的传统聚酯为油溶性，难以在水性环境中形成均匀稳定的体系，因此为了使聚酯获得水溶性并能在水性环境中长久而稳定的存在，需要对传统油溶性聚酯进行水性化改性。目前，工业生产中主要的水性化改性方法有两种，一种为成盐法，另一种为亲水单体改性法。（1）成盐法成盐法是指通过在分子链上引入羧基，羧基具有良好的
低VOC水性光固化聚酯的合成与性能研究101.3.2点击化学类型·（1）铜催化叠氮-炔反应铜催化叠氮-炔烃反应原理如图1-3所示[53]，属于环加成反应。图1-3Cu催化点击反应Figure1-3CatalyticclickreactionofCu在将铜作为催化剂之前，叠氮-炔反应速率慢，反应条件苛刻，且产物复杂，副产物多，难以广泛应用。Meldal和Sharpless[54]等人研究发现以铜为催化剂进行叠氮-炔环加成反应可以有效提高反应速率、产物单纯、副产物少、反应的选择性高且可以选择的反应溶剂种类繁多，合成条件温和。这些突出特性有效扩大了叠氮-炔环加成反应的应用。近年来，利用高分子中含有的-N=N-官能团与分子链中不饱和炔键进行铜催化叠氮-炔环加成点击反应，可便捷快速的实现对高分子化合物进行改性[55-57]。其中，叠氮和炔基之间的1,3-偶极环加成反应具有生成热为正值、密度大等特点。特别是在对黏合剂产品的优化方面尤为突出，打破了传统异氰酸酯类黏合剂产品的瓶颈，消除高温反应带来的弊端[57,58]。然而，铜催化剂中含有金属元素，难以在生物材料、医药材料及各种可生物降解类环境友好型材料中广泛应用，大大限制了铜催化叠氮-炔环加成反应的推广与使用[59-61]。（2）Diels-Alder反应狄尔斯-阿尔德反应（Diels-Alderreaction）是合成有机化学高分子化合物中生产C-C键的方法之一，属于环加成反应。DA反应和DA逆反应不受副反应的影响，因此使这些反应适合于制造材料。可以通过调节反应温度来控制反应的方向。一般来说，低温（<70°C）下的反应往往会形成交联网络，而高温（>120°C）下的反应则会使交联网络进入脱粘状态，即DA逆反应。同时，通过调节原料的官能度，可以控制产物为线性材料或支化材料。此外，通过DA反应成功制备了许多具有自愈性等特殊性
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Diels-Alder反应的自修复环氧树脂的制备和修复行为[J]. 何霞,王飞,赵翰文,王彦平,冯利邦. 材料研究学报. 2019(08)
[2]UV固化硅溶胶改性水性聚丙烯酸酯木器涂料的制备[J]. 林兴,苏佳琦,张许静,谭朝珍,王春钰,韦双颖. 林业工程学报. 2019(06)
[3]Functionalized Polyphosphoester via Living Ring-opening Polymerization and Photochemical Thiol-ene Click Reaction[J]. WANG Ying,WANG Qiliao,HOU Liman,ZHOU Mingdong,DONG Dewen,ZHANG Ning. Chemical Research in Chinese Universities. 2019(02)
[4]水性环氧树脂固化特征研究[J]. 李婧婧. 热固性树脂. 2019(02)
[5]梳状有机硅共聚改性水性聚氨酯的制备与性能研究[J]. 张铭芮,马兴元,赵昭,丁博,刘帅. 中国皮革. 2019(01)
[6]氨基硅油改性水性聚氨酯的制备及性能[J]. 马兴元,丁博,段月,赵昭,张铭芮,刘帅. 精细化工. 2018(05)
[7]建筑与环境设计用水性聚氨酯涂料的应用现状及研究进展[J]. 孟永刚,王向阳. 表面技术. 2018(04)
[8]水性环氧树脂的合成与性能[J]. 郭丹,谢传欣. 合成树脂及塑料. 2018(02)
[9]含硫交联剂水性聚氨酯的制备及其性能[J]. 姚机艳,林强,袁爱宁,黄毅萍,许戈文,鲍俊杰,程芹. 精细化工. 2018(01)
[10]聚苯胺微乳液的制备及其在水性醇酸涂料中的应用[J]. 李自军,刘胜林,耿刚强. 涂料工业. 2018(01)
硕士论文
[1]水性聚酯绝缘漆的制备与表征[D]. 刘婉.湖南工业大学 2016
[2]水性醇酸树脂的合成及其性能研究[D]. 黄雀宏.重庆大学 2015
本文编号：3493254
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水性环氧涂料合成及防腐原理
低VOC水性光固化聚酯的合成与性能研究8秒内完成，甚至更快。紫外线固化也比热固化消耗更少的能量。图1-2紫外光固化水性聚酯涂料的生产及使用过程Figure1-2ProductionandapplicationofUVcurablewaterbornepolyestercoating经过半个多世纪的发展，紫外光固化涂料的研究与生产工艺越来越完善，特别随着各个国家颁布严格的有机溶剂排放标准，紫外光固化涂料获得了前所未有的发展机遇，UV固化涂料得到进一步的开发与应用。JinyueDai[43]等人以衣康酸和可再生资源中的不同二醇为原料，制备了三种生物基不饱和聚酯涂料，综合了生物基材料、紫外光固化工艺和水分分布的优点；Li[44]等人制备了一种新型的紫外光固化玻璃化环氧热固性形状记忆聚合物（VSMP），具有良好的机械强度、热稳定性和优异的形状记忆性能和原位紫外光固化性能，是一种具有工程应用前景的多功能热固性塑料。（2）水性绝缘漆水性绝缘漆是一种以水为溶剂合成的特殊绝缘漆，具有原料价格低廉、透明度高、渗透性好、无毒无味、粘度高等优点，对设备要求低，其产品可以用水直接稀释和清洗，符合环保生产的要求。成膜物质来源广泛，水性聚氨酯、水性聚酯等物质都可以作为水性绝缘漆的成膜物质，通过水性化处理的成膜物质可直接用于制备水性绝缘漆。水性绝缘漆相比于传统绝缘漆需要加入消泡剂、助溶剂及催化剂等[45,46]。1.2.3聚酯的水性化方法一般来说，合成的传统聚酯为油溶性，难以在水性环境中形成均匀稳定的体系，因此为了使聚酯获得水溶性并能在水性环境中长久而稳定的存在，需要对传统油溶性聚酯进行水性化改性。目前，工业生产中主要的水性化改性方法有两种，一种为成盐法，另一种为亲水单体改性法。（1）成盐法成盐法是指通过在分子链上引入羧基，羧基具有良好的
低VOC水性光固化聚酯的合成与性能研究101.3.2点击化学类型·（1）铜催化叠氮-炔反应铜催化叠氮-炔烃反应原理如图1-3所示[53]，属于环加成反应。图1-3Cu催化点击反应Figure1-3CatalyticclickreactionofCu在将铜作为催化剂之前，叠氮-炔反应速率慢，反应条件苛刻，且产物复杂，副产物多，难以广泛应用。Meldal和Sharpless[54]等人研究发现以铜为催化剂进行叠氮-炔环加成反应可以有效提高反应速率、产物单纯、副产物少、反应的选择性高且可以选择的反应溶剂种类繁多，合成条件温和。这些突出特性有效扩大了叠氮-炔环加成反应的应用。近年来，利用高分子中含有的-N=N-官能团与分子链中不饱和炔键进行铜催化叠氮-炔环加成点击反应，可便捷快速的实现对高分子化合物进行改性[55-57]。其中，叠氮和炔基之间的1,3-偶极环加成反应具有生成热为正值、密度大等特点。特别是在对黏合剂产品的优化方面尤为突出，打破了传统异氰酸酯类黏合剂产品的瓶颈，消除高温反应带来的弊端[57,58]。然而，铜催化剂中含有金属元素，难以在生物材料、医药材料及各种可生物降解类环境友好型材料中广泛应用，大大限制了铜催化叠氮-炔环加成反应的推广与使用[59-61]。（2）Diels-Alder反应狄尔斯-阿尔德反应（Diels-Alderreaction）是合成有机化学高分子化合物中生产C-C键的方法之一，属于环加成反应。DA反应和DA逆反应不受副反应的影响，因此使这些反应适合于制造材料。可以通过调节反应温度来控制反应的方向。一般来说，低温（<70°C）下的反应往往会形成交联网络，而高温（>120°C）下的反应则会使交联网络进入脱粘状态，即DA逆反应。同时，通过调节原料的官能度，可以控制产物为线性材料或支化材料。此外，通过DA反应成功制备了许多具有自愈性等特殊性
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Diels-Alder反应的自修复环氧树脂的制备和修复行为[J]. 何霞,王飞,赵翰文,王彦平,冯利邦. 材料研究学报. 2019(08)
[2]UV固化硅溶胶改性水性聚丙烯酸酯木器涂料的制备[J]. 林兴,苏佳琦,张许静,谭朝珍,王春钰,韦双颖. 林业工程学报. 2019(06)
[3]Functionalized Polyphosphoester via Living Ring-opening Polymerization and Photochemical Thiol-ene Click Reaction[J]. WANG Ying,WANG Qiliao,HOU Liman,ZHOU Mingdong,DONG Dewen,ZHANG Ning. Chemical Research in Chinese Universities. 2019(02)
[4]水性环氧树脂固化特征研究[J]. 李婧婧. 热固性树脂. 2019(02)
[5]梳状有机硅共聚改性水性聚氨酯的制备与性能研究[J]. 张铭芮,马兴元,赵昭,丁博,刘帅. 中国皮革. 2019(01)
[6]氨基硅油改性水性聚氨酯的制备及性能[J]. 马兴元,丁博,段月,赵昭,张铭芮,刘帅. 精细化工. 2018(05)
[7]建筑与环境设计用水性聚氨酯涂料的应用现状及研究进展[J]. 孟永刚,王向阳. 表面技术. 2018(04)
[8]水性环氧树脂的合成与性能[J]. 郭丹,谢传欣. 合成树脂及塑料. 2018(02)
[9]含硫交联剂水性聚氨酯的制备及其性能[J]. 姚机艳,林强,袁爱宁,黄毅萍,许戈文,鲍俊杰,程芹. 精细化工. 2018(01)
[10]聚苯胺微乳液的制备及其在水性醇酸涂料中的应用[J]. 李自军,刘胜林,耿刚强. 涂料工业. 2018(01)
硕士论文
[1]水性聚酯绝缘漆的制备与表征[D]. 刘婉.湖南工业大学 2016
[2]水性醇酸树脂的合成及其性能研究[D]. 黄雀宏.重庆大学 2015
本文编号：3493254
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