论文部分内容阅读
自2017年以来,严峻的环保压力和经济形势,导致大宗原材料价格的持续上涨和企业产品的转型升级,国内涂料行业整体成本在短期内快速上升,虽然年总产量已突破2000万吨,但全年亏损总额达8.12亿元,亏损率同比增长6%。涂料行业面临严峻的去产能形势,开发低成本、高性能、低污染的产品已成为涂料行业未来发展的主流。聚氨酯双组分涂料体系凭借其优良的附着力、抗冲击性、耐磨性和力学性能等优势占领了涂料市场25%的份额,但其中超过52%聚氨酯由黏度较高的羟基聚合物组成,因此需要大量的有机溶剂作为稀释剂以满足施工要求。而蓖麻油作为一种低黏度、低成本的天然可再生多羟基化合物,可直接应用于双组份聚氨酯,也可利用其碳碳双键、酯键等官能团,通过化学改性合成植物油多元醇而应用于聚氨酯。但蓖麻油天然三甘油酯结构的不规整性,低羟值,导致其反应活性低,涂层的固化时间长、力学性能较差。本文针对双组分体系涂料的优势和天然蓖麻油存在的不足,通过缩聚和酯交换反应制备出两种改性蓖麻油多元醇,并在此基础上成功开发出一种低成本、低污染的无溶剂蓖麻油涂料。完成的研究工作包括:1.以蓖麻油、甘油、己二酸和乙二醇等为原料,采用两步聚合工艺改性合成了低黏度的蓖麻油聚酯多元醇,并将该蓖麻油聚酯多元醇与固化剂制备漆膜。研究讨论了蓖麻油聚酯多元醇的合成工艺,以及醇酸摩尔比对蓖麻油聚酯多元醇及其涂层的影响。结果表明:在醇酸摩尔比为1.32时,改性后的蓖麻油聚酯多元醇所制涂层的综合性能明显得到改善,特别是涂层的耐冲击高度超过100cm、耐划伤性达2kg,较未改性的蓖麻油提升了2倍,拉伸强度也增强了3倍。2.为了提高蓖麻油的反应活性,采用酯交换法制备蓖麻油醇解物,并将该蓖麻油醇解物与固化剂制备漆膜。研究了不同催化剂对蓖麻油醇解度的影响,以及醇解条件的优化。结果表明:蓖麻油醇解物有良好的成膜性能。当蓖麻油醇解度越高时,蓖麻油醇解产物黏度越低,固化的时间越短。其中氧化钙催化下的蓖麻油酯交换反应的醇解度最高,醇解产物的黏度为245 mPa·s,涂膜的固化时间仅为95min。3.将改性后的蓖麻油聚酯多元醇和蓖麻油醇解物复配作为羟基组分,配伍固化剂制得无溶剂蓖麻油树脂。并探讨了其固化反应动力学,其表观活化能为47.212kJ/mol,反应级数n为0.86,动力学方程为:α（t）=1-[1-2.65×104exp（-5678.61/T）t]7.14。进一步通过对钛白粉、滑石粉和气相二氧化硅以及助剂配方的优化,制备出无溶剂蓖麻油涂料。该无溶剂涂层的机械性能好,抗拉伸强度达到16.8 Mpa（蓖麻油为4.5 Mpa）,耐水性达30天,耐碱性达72h（蓖麻油为24h）。