论文部分内容阅读
水性聚氨酯以水为介质,是一类绿色环保型涂料,因其优异的耐化学性、耐磨性、热稳定性等性能,广泛应用于许多领域,但因亲水基团的引入,聚氨酯的涂膜性能有所下降。紫外光固化具有固化速率快、固化温度低、环境友好、节约能源、应用性广泛、效率高、费用低、设备体积小巧等优点。氟碳材料具有超疏水性、低极化率、良好的耐热性和阻燃性等特殊性能,具有广阔前景。研究人员可以通过引入光固化基团以及氟元素,开发一种可UV固化的水性含氟聚氨酯涂料,具有重要的研究意义。本论文合成了两种UV固化水性体系的含氟聚氨酯树脂,包括：(1)GMA改性含氟水性聚氨酯的合成：以甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)、聚醚二醇、2,2-双羟甲基丙酸(DMPA)、十三氟辛醇、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为原料制得；(2)有机氟改性UV固化水性聚氨酯的合成：三羟甲基丙烷(TMP)、马来酸酐(MA)、甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)、聚醚二醇、1,4-丁二醇、十三氟辛醇为原料制得。(3)对上述UV固化水性含氟聚合物的化学结构进行表征,探讨了催化剂、反应温度、原料用量、反应时间中和度等合成工艺条件对聚合物乳液性能的影响；研究了氟含量对涂膜的热性能、力学性能等进行了测试。主要研究内容如下：以甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)、聚醚二醇、2,2-双双羟甲基丙酸(DMPA)、十三氟辛醇、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为原料合成了一种GMA改性水性含氟聚氨酯树脂。利用FTIR、PCS、DSC、TG、DTG等分析测试手段对树脂的结构、乳液粒径、热性能、疏水性能等进行表征及分析。PCS分析结果表明乳液的粒径随着氟含量的增加而增大；DSC和TG表明含氟链段可以提高涂膜的热稳定性；其他的性能测试结果表明随着氟质量分数的增加,涂膜疏水性、耐酸碱性及硬度都得到了明显的提高,而附着力和耐冲击强度却有轻微下降。随着GMA用量增加,乳液粘度增大,涂膜硬度增大,耐冲击性稍微下降；随着中和度增加,乳液外观由白色乳液到微透明带蓝光,不稳定到稳定转变。以三羟甲基丙烷(TMP)、马来酸酐(MA)为原料,通过酯化反应合成一种不饱和的亲水性二醇(T.M),然后再将其与甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)、聚醚二醇、1,4-丁二醇、十三氟辛醇等原料反应,合成一种有机氟改性UV固化水性聚氨酯。利用FT-IR对不饱和的亲水性二醇结构进行表征,采用FT-IR、PCS、DSC、TG/DTG等分析测试手段对所合成树脂的分子结构、乳液粒径、热性能、疏水性能等进行表征及分析。PCS分析结果表明乳液的粒径随着氟含量的增加而增大,乳液的粒径随着T.M用量的增加而减少；热性能分析结果表明氟改性的聚氨酯涂膜表现出很好的热性能。接触角测试表明涂膜的接触角随着氟含量的增加而增大,从而提高涂膜的疏水性能。