uv固化水性聚氨酯基聚合物乳液的制备及应用

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1、UV固化水性聚氨酯基聚合物乳液的制备及应用PreparationandApplicationofUV-CurableWaterbornePolyurethane-BasedEmulsion学科专业：应用化学研究生：王梦瑶指导教师：袁才登副教授天津大学化工学院二零一七年五月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工

2、作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要本工作致力于提高UV固化水性聚氨酯涂料漆膜

3、的综合性能，以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、亚甲基双(4-苯基异氰酸酯)(MDI)、组合聚醚多元醇为主要单体，2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂，采用季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)封端的方法合成了双键封端的聚氨酯预聚体；向预聚体加入活性稀释剂双季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)和二丙二醇二丙烯酸酯(DPGDA)，通过自乳化法制备了可UV固化的水性聚氨酯-丙烯酸酯(WPUA)复合乳液。对聚合物乳液及其固化漆膜的各项性能进行表征，考察了封端剂种类、用量及活性稀释剂DPHA与DPGDA比例对上述性能的影

4、响。采用红外光谱对合成的预聚体进行了表征，对WPUA乳液的粒径、稳定性进行了讨论，并对聚合物膜的耐热性、耐水性、硬度、附着力及光泽度等一系列涂料性能进行了测试。结果表明，当PETA封端量为70%，活性稀释剂的比例为DPHA/DPGDA=1:1时，WPUA复合乳液稳定性好，且固化漆膜具有高硬度和优良的热稳定性及耐水性。另外，还采用双酚A环氧树脂E-51对WPUA进行了改性。在合成聚氨酯预聚体阶段加入环氧树脂，制备了环氧树脂改性的以HEA封端的水性聚氨酯。考察了环氧树脂E-51用量对于改性WPUA乳液粒径、稳

5、定性及其固化膜的热稳定性、耐水性、硬度、附着力、光泽度等的影响。结果表明，加入环氧树脂后，制得的聚合物膜的热稳定性，耐水性，硬度和附着力等有明显改进。环氧树脂质量分数控制在7wt%为最佳。关键词：光固化，水性聚氨酯，涂料，丙烯酸酯，环氧树脂，硬度，耐水性IABSTRACTInordertoimprovethecomprehensiveperformanceofUV-curedwaterbornepolyurethanecoatings,polyurethane-acrylate(PUA)oligomert

6、erminatedwithmultipleunsaturatedbondswaspreparedusingisophoronediisocyanate(IPDI),methylenediphenyldiisocyanate(MDI)andpolyolsasmonomers,using2,2-dimethylolpropionicacid(DMPA)ashydrophilicchainextender,togetherwithpentaerythritoltriacrylate(PETA)asend-cap

7、per.TheUVcurablewaterbornepolyurethaneacrylate(UV-WPUA)compositeemulsionwasobtainedbymixingthePUAoligomerwithcertaincontentofreactivediluents(DPHAandDPGDA)andthendispersingthemixtureinwater.Themolecularstructureofthepolyurethaneprepolymer,PUAoligomerandUV

8、-curedpolymerwasinvestigatedbyFT-IR.Theinfluenceofthecompositionandcontentofthediluentsandend-capperonUV-WPUAproperties,includingtheemulsionstability,thermalproperty,waterresistance,adhesion,hardness,glossinessofpol