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本论文中,通过二步反应制取了高固含量的大豆油基聚氨酯涂料。在第一阶段,以大豆油为主要原料,通过大豆油环氧化反应以及环氧大豆油的开环反应制取了羟基值分别为100,115,128,140,155,164mgKOH/g的多元醇。在第二阶段,通过多元醇、甲苯二异氰酸酯以及其他物质的反应,制取了大豆油基聚氨酯涂料的预聚体。在这个反应中,二羟甲基丙酸作为亲水扩链剂,甲基丙烯酸羟乙酯作为封端剂,三乙胺作为中和剂,二月桂酸二丁基锡作为催化剂。
在1.6到2.6的范围内改变多元醇与DMPA的摩尔比,聚氨酯涂料的存储稳定性和热性能都符合工业应用要求。所得到的乳液的存储稳定性都超过6个月,当配比为1.8—2.2时,可以得到粒径相对较小、颜色呈透明黄白色、存储稳定性大于12个月的乳液。采用羟基值为140-155 mgKOH/g的大豆油基多元醇,可以得到粒径相对较小、存储稳定性相对较好的乳液。涂膜的热性质主要通过TG和DSC测试进行表征。结果表明:聚氨酯样品的热分解过程经历了三个分解阶段,而且聚氨酯样品的初始分解温度都在250℃以上,质量损失50%时的热分解温度均超过390℃。在相同的n多元醇/nDMPA值下,原料多元醇的羟基值越大,聚合物的热稳定性越好。164—1.8的样品显示了较好的热稳定性,Ti,T20%,T50%和Tend分别为260.9℃,303.1℃,397.0℃,485.8℃。由此可以得出:大豆油基多元醇的羟基值为164mgKOH/g,n多无醇/nDMPA为1.8—2.0时,可以得到热稳定性较好的聚氨酯涂膜性能。聚氨酯样品的DSC曲线表明,其玻璃化转变温度在—10.2℃到48.6℃范围内发生变化,且随着原料多元醇羟基值的增加,其玻璃化转变温度依次增加。
样品164—2.0-3%表现出了良好的热稳定性,其中Ti,T10%,T50%和Tend分别为267.1℃,268.8℃,402.3℃和461.7℃,600℃时的分解残余量质量分数为13.51%。由此可以得出:采用光引发剂2959作为光固化剂,当添加量为3.0 wt%时,可以得到较好的固化效果。
以上聚氨酯涂料的优点均在于它的低成本、原料在自然界中可再生以及它潜在的生物降解性。