高固体含量光固化水性聚氨酯丙烯酸酯涂料

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1、郑州大学域士学位论文中文摘要摘要光固化水性涂料结合了水性涂料和紫外光(uV)固化涂料两者的优点，不仅具有环保优势，而且具有固化速度快、节省能源、涂膜性能优良等优点，已是涂料发展的一个主要方向。目前，研究和应用比较多的是综合性能最好的聚氨酯丙烯酸酯(PUA)类涂料。uV固化水性PUA类涂料的制备。是首先合成出PUA预聚体，然后经乳化，添加光引发荆等调配丽成．PUA预聚体的乳化，可以采用外乳化法，僵由于孚L化剂迁移问题而影响涂膜性能，甚至会产生卫生安全隐患．不少研究工作通过选用合适分子量的聚乙二醇(PEG)和强亲水性单体，如二羟甲基丙酸(DMPA)等，与甲苯二异氯酸

2、酯(TDI)～步反应(称为一步法)，进而合成出PUA预聚体，可以实现自乳化，但制得的涂料固体分含量比较低，一般在20一30％．由于比热高的水含量大，不仅涂膜的固化速度慢，而且也影响到涂膜的性能(如光泽度等)．因此，自孚L化法制得的涂料固体分含量比较低的愿因是什么?姆偶提高固体分含量?是uV固化水性FUA类涂料急待解决的科学技术问题．本工作分析目前自乳化法制得的uV固化水性PUA类涂料固体分含量比较低的原鼹可能是，PEG、DMPA以及甲基丙烯酸昏一羟乙酯(H蹦A)等在榻同的条件下与TDI反应的活性可能不相同，若合成工艺不当，使强亲水性基团在PUA预聚体大分子上分布

3、不均匀，导致PUA预聚体大分子在水中的分散能力减弱．为合成出强亲水性基团在大分子上分布均匀懿PuA预聚体，本工作以TDI．P8G、DMPA、H蹦A等为原料，采用分步反应法，合成出了PUA预聚体，加入三乙胺和光引发剂P，制备出了高固含量的uV固化水性FUA涂料，对PUA预聚体以及uV固化涂膜的结构与性能进行了表征．并系统研究了TDI与PEG、TD!与DMPA、TDI与HEMA的反应动力学参数。得到了如下主要结果与结论：(1)应用分步法合成PUA预聚体，可以制备出固含量为36％、稳定性好．涂膜综合性能优良的UV固化水性PUA涂料。(2)确定了制备uV固化水位FUA涂

4、料所甩原料的最佳配比：mol。wm郑州大学硕士学位论文中文摘要m01Tr，i：m01“虻mol一．=2：6：2．5：3．5，三乙胺为100％，光引发剂的加入量为1％。(3)PEG的分子量越高，三乙胺的加入量越多，相转变点就越滞后，即相转变完全发生时所需要加入的水越多．(4)加入适量的羟基硅油能显著提高涂膜的耐水性；扩链型PUA预聚体能够在～定程度上提高涂膜的固化速度．(5)采用分步法合成PUA预聚体的过程中，TDI与PEG、TDI与DMPA、TDI与HENA的反应均为二级反应，反应活化能分别为29．55kJ·mol‘。、88．24kJ·Illol“及55．97k

5、l·mol～，相应工艺条件下的反应速率常数分别为1．874×10。L·mol一．S～、5．199×10～L·IIl01～·s～、1．4819x10～L-a101～·s～。(6)在75℃时TDI与PEG、TDI与DMPA等摩尔反应的速率常数分别为5．63×10。L·mol～·s～、2．88×10。L·mol～·S～，表明TDI与DMPA的反应活性比与PBG反应的大得多，从反应动力学角度证明了与分步法相比，一步法制备的PIJA预聚体分子链上的一COOfl分布不均匀，其亲水性不好，涂膜的其它性能(如光泽度等)也不好。关键词：聚氨酯丙烯酸酯预聚体；紫外光固化涂料；水溶性

6、；分步法；聚合反应动力学Il郑州大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTTheUVcurablewaterbornecoatinghasboththeadvantagesofwaterbornecoatingandUVcurablecoating，suchaSenviromnental，fastcurablespeed，savingenergySOurCeS，excellentperformanceoffilm，etc．Ithasbeenmimportantdirectionofcoating．Thepolyurethane—acrylate(PUA)coati

7、nghasthebestperformance．PUAprepolymerwasfirstlysynthesized4，emulsificatedandaddedtOphotoinitiator，SOUVcurablewaterbornecoatingwasobtained．TheemulsificationofPUAprepolymercanberealizedthroulghextra-emulsifying，butthedisadvantageofemulsifyingagentmigratingCallaffecttheperformanceoffilm

8、andbringsani