纯丙类紫外光固化含氟聚氨酯合成与性能的分析

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1、学校代码：10406分类号：TQ630.7+9学号：080080501011南昌航空大学硕士学位论文（学位研究生）纯丙类紫外光固化含氟聚氨酯合成及性能研究硕士研究生：贾茹导师：梁红波申请学位级别：硕士学科、专业：材料物理与化学所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2011年6月授予学位单位：南昌航空大学PreparationandperformanceofUV-curing pureacrylicfluorinatedpolyurethaneADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnMaterialsPhy

2、sicsandChemistrybyJiaRuUndertheSupervisionofProf.LiangHongboSchoolofMaterialScienceandEnginneeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2011摘要紫外光固化技术因为其高效、节能、环保以及操作简单等优点备受关注。聚氨酯丙烯酸酯由于良好的物理性能和耐老化性能被广泛的应用于多个领域。水性紫外光固化涂料结合了紫外光固化技术和水性涂料的优点，在最大程度上减少了涂料对环境的污染和对人体的伤害。本文研究了HDI三聚

3、体和多羟基含氟聚丙烯酸酯、丙烯酸羟乙酯等为原料制备了新型纯丙类纯丙类紫外光固化含氟聚氨酯和水性光固化含氟聚氨酯，研究色漆体系固化行为、涂层性能以及水性涂层制备过程和性能等，主要工结论如下：采用HDI三聚体、丙烯酸羟乙酯（HEA）、多羟基含氟聚丙烯酸酯为主要原料，合成了纯丙类紫外光固化含氟聚氨酯。采用傅里叶红外光谱（FT-IR）和核磁共振氢谱（1HNMR）对和凝胶渗透色谱（GPC）对产物进行了表征。通过异氰酸酯滴定对反应进程进行监测，确定了适宜的反应条件。并对清漆固化膜的进行物理性能测试（铅笔硬度、柔韧性、附着力和光泽度）。结果表明：实验合成了目标预聚物

4、，合成过程稳定，最适宜催化剂用量为0.025%，第一步反应最适宜反应温度为45℃，第二步为55℃，产物储存期超过365d；固化后涂膜柔韧性为1mm，附着力0级，铅笔硬度为H，光泽度在40°～60°之间。将合成的纯丙类含氟聚氨酯和一定比例的颜填料混合制备灰色、红色、黄色、黑色4种色漆。研究了光引发剂、活性稀释剂、灯源功率、灯源距离以及色漆细度、漆膜厚度对涂膜固化过程的影响，采用傅里叶红外光谱对漆膜正反面双键转化率进行研究；对漆膜耐介质性能、耐热性能和耐盐雾性能进行详细研究。结果表明：适合4种色漆的固化工艺分别为灰色、红色漆使用光引发剂Ⅲ，黄色使用光引发剂

5、Ⅱ，黑色使用光引发剂Ⅳ，含量均为6%；活性稀释剂为10%（质量分数）HDDA和5%（质量分数）TMPTA的混合稀释剂；紫外灯适宜功率为1000W，照射高度为15cm；色漆较适合细度为20～45μm，漆膜较适宜厚度为30μm～40μm；四种色漆涂膜正面固化程度在72%以上，双键转化率由大到小依次为灰色、红色、黄色、黑色，反面固化程度相对略低；固化涂膜有较优异的耐老化性、耐溶剂性以及热稳定性。对纯丙类紫外光固化含氟聚氨酯进一步改性制备了新型纯丙类紫外光固化水性聚氨酯。采用傅里叶红外光谱（FT-IR）和核磁共振氢谱（1HNMR）对产物进行结构表征；研究了制备

6、乳液的适宜剪切速率和时间，测试了稳定乳液的粒径I大小和分布，以及不同固含量乳液的粘度；同时对乳液进行了稳定性和冻融循环测试；对于固化涂膜进行了热重（TGA）测试和基本性能测试。结果表明：本实验成功合成了设计方案中的产物；三乙胺比例和剪切速率对粒径有较大影响，乳液粒径随着剪切速率的增加而逐渐减小，-NCO与三乙胺的摩尔比为2:0.4、2:0.5的乳液粒径分布较窄，稳定的乳液粒径在2.5～5.0μm之间；随着固含量的增加，粘度明显增加。经过离心沉降后粒径增大至8～13μm；乳液储存期可达到半年，耐低温性强；-NCO和HEA的摩尔比例为2:1.4和2:1.5

7、的乳液稳定性较好，固化涂层性能较佳且具有较好的热稳定性。关键字：紫外光固化技术；水性；纯丙类含氟聚氨酯；光固化行为；粒径；乳液稳定性IIAbstractUV-curingtechniqueisconcerned,becauseofthehighefficiency,energy-saving,environmentalprotectionandbasicoperation.Urethane-acrylateiswidelyusedinmanyfields,forthegoodphysicalpropertiesandagingproperties.Wa

8、terborneUVcurablecoatingcombinedtheadvantagesof