双组分水性聚氨酯的制备与性能研究

发布时间：2020-03-04 06:33

【摘要】：双组分水性聚氨酯(2K-WPU)不仅具有低成膜温度、强附着力、耐候性好等优点,而且满足环保的要求。但分子链中存在亲水性基团,导致涂膜耐水性不好,此外,涂膜的耐热性能、耐化学品性能等也有待提高。为扩大2K-WPU的应用范围,本文从分子设计的角度,适当添加改性剂对聚氨酯主链进行改性,提高2K-WPU涂膜的综合性能,并应用于防腐蚀涂料。(1)以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚丙二醇(PPG)、二羟甲基丙酸(DMPA)、三乙胺(TEA)等为主要原料,通过预聚体法制备了聚氨酯多元醇水分散体,并与亲水多异氰酸酯固化剂复配成膜。探讨了 Ri、DMPA用量、三羟甲基丙烷(TMP)、RT以及中和度、n-NCO/n-OH、固化温度对HPUA及2K-WPU涂膜的性能影响与对涂膜性能的影响。当Ri 1.6、DMPA6%、TMP2%、RT0.8、中和度 100%、固含量 40%、n-NCO/n-OH 为 1.2、固化温度为50℃时,涂膜综合性能较好。(2)采用端羟丙基聚硅氧烷(DHPDMS)为改性剂,制备了有机硅改性双组分水性聚氨酯。通过红外光谱和核磁氢谱测试,得知DHPDMS成功接入聚氨酯分子链中;当DHPDMS的用量为5%时,聚氨酯多元醇粘度小、粒径适中,能稳定存储6个月以上。改性后的涂膜接触角增大、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%,接触角由未改性的60°提高至95°。TG测试表明:热失重5%时,5%有机硅改性后涂膜耐热性能由未改性的266.3℃提高到272.0℃。涂膜XRD测试分析得随着有机硅含量的增大,涂膜的结晶度减小。(3)选用双酚A型环氧树脂E-44与DHPDMS共同作为2K-WPU的改性剂,制备了复合改性双组分水性聚氨酯。通过红外光谱和核磁氢谱测试了多元醇及其固化涂膜的结构,结果表明E-44和DHPDMS均成功接入聚氨酯分子链。当DHPDMS的用量为5%、E-44用量为4%～6%时,多元醇水分散体的性能较佳。涂膜的热重数据表明,复合改性后涂膜耐热性显著提高,热失重5%时,温度达到287℃。随着E-44用量的增加,涂膜的吸水率先增大后减小,接触角不断增大,当E-44用量为6%时,涂膜吸水率最小为4.4%,接触角增大为106°。复合改性涂膜的综合性能比未改性及有机硅改性的综合性能要好。(4)以有机硅、环氧树脂复合改性聚氨酯多元醇水分散体为主要成膜物质,与着色颜料钛白粉、防腐蚀填料以及一些涂料助剂配制成多元醇组分,并与固化剂组分复配成组分水性聚氨酯防腐蚀涂料。通过颜基比与PVC的计算发现1/PVC与1/(P/B)之间呈出线性关系。采用单因素实验法对涂料配方进行初步优化,得出较佳工艺条件和主要料使用量的范围,在此基础上,通过正交试验进一步优化涂料配方,结果表明:当Si/E-HPUA用量为65%、钛白粉用量为18%、玻璃鳞片用量15%、n-NCo/n-oH为1.2时,防腐蚀涂料耐酸碱盐性能最佳,涂料遮盖力达86g/m2,硬度为2H,附着力可以达到0级,在酸液中浸泡22d、在碱液中浸泡20d、在盐水中浸泡20d后涂层表面无明显异常,防腐蚀性能较好。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ630.43

【参考文献】