带侧基双键的不饱和聚酯型聚氨酯的合成及性能研究

发布时间：2017-03-26 19:00

  本文关键词：带侧基双键的不饱和聚酯型聚氨酯的合成及性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：不饱和聚酯型聚氨酯因其具有优异的耐磨性、耐腐蚀性、高装饰性等而被广泛应用于汽车工业、化工设备保护、装饰建筑等领域。单纯的聚氨酯涂料易遇潮起泡,漆膜粉化,且因含有大量苯系物而易变黄,限制了其在工业中的应用。不饱和聚酯具有粘度低、易加工、易生物降解等优点,将其应用于聚氨酯工业的合成,可以克服聚氨酯在硬度、耐化学品性、耐热性等方面的不足。本文的主要内容是以衣康酸为原料,研究合成聚衣康酸丁二醇酯(PBI)的新方法;并将自制的聚衣康酸丁二醇酯引入聚氨酯中,合成出有不饱和聚酯链节的聚氨酯,研究了该不饱和聚氨酯的合成工艺。研究发现,以此制备的不饱和聚氨酯涂膜结合了不饱和聚酯与聚氨酯的优点,在涂膜硬度、附着力、冲击强度、耐化学品性、耐热性上有了很大的提高。传统合成PBI的主要方法是方法一(直接酯化缩聚法),本文研究了一种用衣康酸合成PBI的新方法——方法二(分步加料法)。结合红外光谱分析、凝胶渗透色谱分析等表征手段,对比方法一与方法二合成的PBI的化学结构、酸值、特性粘数、相对分子质量及分布等参数,确定最佳合成方法。结果表明:方法二合成的产品酸值为39.61 mgKOH/g,羟值为116.48 mgKOH/g,特性粘数为6.6973mL/g,比方法一合成的PBI特性粘数小,产品的粘度较低,更容易在溶剂中溶解。方法二合成的产品分子量为2559,分子量分布系数为1.568,分子量分布均匀、集中,因此制备PBI的最佳方法是方法二(分步加料法)。聚氨酯预聚体作为合成双组份溶剂型聚氨酯的重要组分之一。研究了TDI-TMP型预聚体的合成条件如:预聚反应温度、反应时间、催化剂对NCO含量及预聚反应的影响,并且结合红外光谱分析表征了TDI-TMP型聚氨酯预聚体的化学结构。结果表明:在氮气条件下,用二月桂酸二丁基锡作催化剂,催化剂用量为0.8%,反应温度为70℃,反应进行2h时,合成TDI-TMP型聚氨酯预聚体的系统中游离的NCO含量降至4.54%。TDI-TMP型聚氨酯预聚体与不饱和聚酯二元醇混合涂膜是以自制的PBI为聚氨酯软段,TDI-TMP型预聚体为硬段,两者按比例混合涂膜,制得不饱和聚酯型聚氨酯。用红外表征了混合涂膜固化前的化学结构,分析讨论了不饱和双键数目、PBI用量、引发剂用量以及不同多元醇对涂膜固化性能的影响,借助DSC分析表征了固化后涂膜的耐热性。结果表明:合成PBI的二元酸为衣康酸时,其合成的不饱和聚酯型聚氨酯的硬度、附着力、冲击强度等性能最佳。TDI-TMP预聚体与PBI的混合比例是0.5,过氧化苯甲酰(引发剂)用量为0.8%,涂膜的铅笔硬度达到6H+1750g,附着力1级,冲击强度达到50cm,此时涂膜的玻璃化温度是Tg=134.9℃,耐温性强。
【关键词】：不饱和聚酯型聚氨酯 聚衣康酸丁二醇酯 TDI-TMP型预聚体 涂膜性能
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O631
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 1 文献综述10-34
• 1.1 聚氨酯的概述10-22
• 1.1.1 聚氨酯涂料的化学特点及性能10-11
• 1.1.2 聚氨酯涂料的分类11-13
• 1.1.3 聚氨酯的基本反应13-21
• 1.1.4 聚氨酯预聚体21-22
• 1.2 脂肪族聚酯多元醇的概述22-27
• 1.2.1 不饱和脂肪族聚酯多元醇23-24
• 1.2.2 饱和脂肪族聚酯多元醇24-25
• 1.2.3 脂肪族聚酯的合成方法25-27
• 1.3 聚衣康酸丁二醇酯的概述27-30
• 1.3.1 衣康酸的简介28
• 1.3.2 衣康酸的应用28-30
• 1.4 不饱和聚酯型聚氨酯概述30-31
• 1.4.1 不饱和聚酯型聚氨酯应用30-31
• 1.5 不饱和聚酯型聚氨酯的研究现状31-33
• 1.6 本课题研究的意义和内容33-34
• 1.6.1 研究意义33
• 1.6.2 研究内容33-34
• 2 聚衣康酸丁二醇酯的合成34-46
• 2.1 主要仪器及试剂34-35
• 2.2 PBI制备方法35-36
• 2.3 分析与表征36-38
• 2.3.1 酸值的测定36-37
• 2.3.2 羟值的测定37
• 2.3.3 特性粘数的测定37-38
• 2.3.4 红外光谱分析（FT-IR）38
• 2.3.5 凝胶渗透色谱分析（GPC）38
• 2.4 结果与讨论38-44
• 2.4.1 红外光谱分析39-40
• 2.4.2 PBI的酸值、羟值随时间的变化40-41
• 2.4.3 特性粘数的测定41-43
• 2.4.4 凝胶渗透色谱分析43-44
• 2.5 本章小结44-46
• 3 TDI与TMP合成聚氨酯预聚体的研究46-56
• 3.1 主要试剂46
• 3.2 聚氨酯预聚体的制备46-47
• 3.3 分析与表征47-48
• 3.3.1 异氰酸酯基含量的测定47-48
• 3.3.2 固含量的测定48
• 3.4 结果与讨论48-54
• 3.4.1 对预聚体进行红外光谱分析48-49
• 3.4.2 预聚反应温度对异氰酸酯含量的影响49-50
• 3.4.3 预聚反应时间对异氰酸酯含量的影响50-51
• 3.4.4 催化剂对预聚体合成的影响51-53
• 3.4.5 不同多元醇对合成预聚体的影响53-54
• 3.5 本章小结54-56
• 4 不饱和聚酯型聚氨酯的合成及性能研究56-66
• 4.1 主要试剂及仪器56
• 4.2 不饱和聚氨酯涂膜的制备及固化原理56-57
• 4.3 分析与表征57-58
• 4.3.1 涂膜的铅笔硬度测试57
• 4.3.2 涂膜附着力的测试57
• 4.3.3 漆膜厚度测试57-58
• 4.3.4 涂膜冲击强度的测试58
• 4.3.5 差示扫描量热分析58
• 4.4 结果与讨论58-64
• 4.4.1 红外光谱分析58-59
• 4.4.2 不饱和双键数目对涂膜的影响59-60
• 4.4.3 PBI含量对涂膜性能的影响60-61
• 4.4.4 引发剂用量对涂膜的影响61-62
• 4.4.5 不同多元醇对涂膜的影响62-63
• 4.4.6 固化涂膜的DSC分析63-64
• 4.5 本章小结64-66
• 结论66-68
• 参考文献68-74
• 致谢74-76
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录76-77

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1 朱玉t

本文编号：269202