论文部分内容阅读
在追求环保和绿色化的当下,涂料水性化已是大势所趋。双组分水性聚氨酯(2K-WPU)因其低VOC含量、优异的涂膜性能成为世界涂料的研究热点。2K-WPU由水性聚多元醇和水可分散性多异氰酸酯组成,二者的结构、性能、配比、相容性等决定2K-WPU涂膜性能。目前,2K-WPU仍存在多异氰酸酯的储存稳定性差、涂膜干速慢、外观差、硬度低、耐化学品性不佳等问题,严重制约其应用推广。本文制备含-NCO聚氨酯水分散体(WDP)和含-OH聚氨酯水分散体(OH-PUD),研究各配方参数对树脂及涂膜性能的影响规律,配制高性能2K-WPU涂料,解决上述问题。采用二羟甲基丁酸(DMBA)/聚乙二醇单甲醚(MPEG600)和环己烷二甲醇(CHDM)混合改性制备性能优良的WDP,研究改性剂的添加量、摩尔比对WDP及其涂膜性能的影响规律,发现采用DMBA/MPEG亲水改性多异氰酸酯可制备性能较优的WDP,但其储存稳定性随DMBA含量增加而变差。将疏水环状二醇引入到WDP分子链上可改善固化剂的储存稳定性,提高2K-WPU涂膜的机械性能和耐性。合适的DMBA/MPEG/CHDM摩尔比为3/7/3,NCO%为18.39%时,制得的WDP及其2K-WPU涂膜综合性能最佳,即WDP可稳定储存6个月以上,其制备的涂膜吸水率为10.87%,摆杆硬度为0.64。以磺酸型聚酯二醇(SPED)为亲水扩链剂,通过醇胺类化合物封端端-NCO聚氨酯预聚物制备高官能度的OH-PUD,研究了合成工艺、SPED含量、软段结构及添加量、封端剂种类等对OH-PUD和2K-WPU涂膜性能的影响。研究发现:(1)采用SPED接枝聚氨酯链中,可有效提高OH-PUD固含量;(2)先分散再封端的工艺制得的OH-PUD性能最稳定;(3)以聚酯二元醇制得的OH-PUD其涂膜透明度高于以聚醚二元醇制得的涂膜,而且随NCO/OH摩尔比提高、聚醚二醇分子量降低,2K-WPU涂膜透明度提高;(4)合适的工艺参数为:以聚己内酯二醇PCL220为软段,软硬含量40%,NCO/OH摩尔比为1.5–1.7,SPED含量为12.5wt%,EDA扩链度为40%,选用三羟甲基氨基甲烷Tris作封端剂,制得的OH-PUD综合性能最佳:固含量高达47%,2K-WPU涂膜摆杆硬度达0.73,吸水率低至3.38%。