双酚A 改性UV 固化水性聚氨酯涂料的制备及性能研究.pdf

722010年增刊Ⅰ(41)卷

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双酚A改性UV固化水性聚氨酯涂料的制备及性能研究

方振华1,2,陈宏伟1,尚建疆1,2,刘志勇1,2,骈继鑫1,孙伟1
(1.石河子大学化学化工学院,新疆石河子832003;
2.新疆兵团化工绿色过程重点实验室,新疆石河子832003)

摘要:以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚乙二硬度、柔韧性和附着力,但其5%失重温度仅208℃。

醇(PEG,Mw=600)和二羟甲基丙酸(DMPA)为主而通过合成特定的硬段结构以保护其亲水链节后,
要原料,双酚A作扩链剂,在UV光固化水性聚氨可使成膜物的耐热性能增强[6],ChenyanBai[7]等人
酯大分子链中引入刚性芳环结构来改善涂膜的耐热对分别用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和甲苯22,42
性,产物结构经FT2IR证实。研究了DMPA含量、二异氰酸酯(TDI)为原料合成的不同硬段结构的
IPDI/PEG600摩尔比以及双酚A改性对乳液及涂UVWPU的热性能进行了研究,发现以TDI为硬段
膜性能的影响。结果表明,DMPA用量>5.76%的固化膜的开始热分解温度为156℃,比用IPDI为
后,乳液贮存稳定期可>6个月;随着DMPA用量硬段的固化膜高11℃。郝广杰[8]等人发现以TDI
从5.76%增加到9.04%时,乳液的平均粒径随为原料,用双酚A作扩链剂,制备水性聚氨酯树脂
DMPA含量的增大而变小,其值从90.16μm减小不仅可提高其力学性能和玻璃化转变温度,并对乳
到43.30μm;IPDI/PEG600摩尔比>3.4时,涂膜液粒径影响不大,但TDI生产的产品耐候性差、易

外观及其涂膜性能较好;经双酚A扩链改性后的黄变。本文以IPDI、聚乙二醇(PEG,Mw=600)、二
UVWPU固化膜的铅笔硬度为H、附着力1级、5%羟甲基丙酸(DMPA)和丙烯酸羟乙酯(HEA)为主
失重温度为233℃,较改性前提高了14℃,玻璃化转要原料,采用双酚A单体扩链改性,在UVWPU大
变温度提高了7.07℃,涂膜的附着力、铅笔硬度均分子链中引入刚性的芳环结构,合成出含芳环硬段
得到了提高,涂膜在100℃条件下烘烤200h无变结构的改性UV固化水性聚氨酯涂料,以提高其耐
化。热等性能,并对影响涂膜相关性能的因素进行了研
关键词:UV固化;水性聚氨酯;双酚A;改性究。
中图分类号:TQ630.7文献标识码:A
2材料与实验方法
文章编号:100129731(2010)增刊Ⅰ20072204
2.1实验材料及预处理
1引言
PEG600和DMPA使用前于95℃下真空干燥
UV固化水性聚氨酯涂料(UVWPU)以水为分12h以上,三乙胺(TEA)和丁酮使用前重蒸,并加入
散介质,具有无毒、无污染、固化快、能耗低、涂膜硬0.4nm分子筛保存,HEA加入0.4nm分子筛,其余
度高、附着力强、安全性好等优点,是一种环保节能试剂均直接使用。
涂料,近年来已获得快速发展,广泛应用于装饰、电2.2聚氨酯水分散体的制备
[1～3]
子通讯和汽车工业领域。然其涂膜耐热性能较按计量称取PEG600和DMPA,加入带N2保
差[4],因而极大地限制了其应用范围,使其优良的性护的四口瓶中,搅拌,加入IPDI和二月桂酸二丁基
能得不到充分发挥。因此,许多学者利用不同的技锡,70～80℃反应,用二正丁胺法检测—NCO的含
术途径来改善其耐热性能,并做了大量的研究工作。量,达到理论值后,降温,加入双酚A,升温,反应
熊远钦[5]等人以TDI、HEA、甲基丙烯酸缩水甘油至—NCO达到理论值后,降温,加入HEA反应,取
酯等对树枝状多元醇进行改性,合成了可快速光固样测试至—NCO的FT2IR特征吸收峰消失后,降
化的树枝状聚氨酯丙烯酸酯,其固化膜具有较好的温,期间用丁酮降粘,加三乙胺中和,加去离子水分

3基金项目:石河子大学高层次人才启动基金资助项目(RCZX200712)
收到初稿日期:2010201221收到修改稿日期:2010204227通讯作者:刘志勇
作者简介:方振华(1983-),男,湖北人,在读硕士,师承刘志勇教授,从事高分子材料的合成与研究。
方振华等:双酚A改性UV固化水性聚氨酯涂料的制备及性能研究73
散,旋蒸除去丁酮,得改性UVWPU水分散体。的涂膜(d)在1631cm-1的CC伸缩振动吸收峰
2.3涂膜的UV固化消失,说明UV固化后,CC已成功交联。
-1
参照GB1727279要求,称取适量的水分散体,1461cm附近处为—CH2—变形振动吸收峰,
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加入光引发剂,搅拌均匀后,用漆刷将其涂在已经打1386cm附近处为—CH3变形振动峰,1247cm
磨、清洗、磷化处理后的钢板上,钢板符合GB912左右是C—O的伸缩振动峰,1124cm-1处为C—
普