基于BTEA的可UV固化水性聚氨酯合成与性能研究

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1、摘要摘要由于常规水性聚氨酯为线性结构，且分子链中含有亲水基团，因此许多性能如耐水性、耐溶剂性和机械性能等并不理想，致使在某些情况下的应用受到限制。可紫外光(UV)固化树脂由于具有高效、节能、环保、经济、万能性而得到迅速发展。由于具有较高的交联密度，UV固化树脂的硬度、耐水耐溶剂性以及良机械性能等都得到了较大幅度的提高。UV固化水性聚氨酯材料由于结合了水性聚氨酯与UV技术两者的优点，不仅具有环保优势，而且固化速度快、节省能源、涂膜性能优良等优点。常规的UV固化水性聚氨酯一般是用含有单羟基的丙烯酸类化合物对聚氨酯预聚体进行封端。然而

2、这会使合成树脂的双键含量和分子量无法同时提高，固化膜的性能不够理想。通过合成含有双键的二元醇作为扩链剂引入聚氨酯主链中，可以有效的解决这一问题。不过目前合成含双键二元醇的工艺较复杂，反应条件苛刻，限制了它的进一步应用。本论文采用较为温和的氨酯化反应，合成了一种含有双键的二元醇单体2．(3．(((2，2一二羟甲基)丁氧基)酰胺基)甲基)一3，5，5．三甲基环己基氨基甲酰基氧)丙烯酸乙酯(BTEA)，并以此为扩链剂在聚氨酯的侧基引入可UV固化的丙烯酸双键，合成了双键含量可调的可UV固化水性聚氨酯分散体，并对其乳液和UV固化成膜的性能

3、等进行了测试、分析与研究。l。采用氨酯化反应合成了含有丙烯酸双键的二元醇单体即BTEA，采用傅立叶变换红外光谱和核磁共振氢谱对BTEA的结构进行表征鉴定。同时研究了催化剂、反应温度、反应时间和投料比对产物的影响。2．采用合成出的BTEA作为扩链剂在聚氨酯的侧基引入可UV固化的丙烯酸双键，合成了UV固化水性聚氨酯分散体。通过控制BTEA／BDO比例得到不同双键含量的可UV固化水性聚氨酯树脂，研究了所合成乳液的乳液性能如粒径和粘度，对涂膜的Uv光固化过程进行了研究，同时对双键含量对固化后涂膜的耐水性、耐溶剂性、耐化学品性和力学性能进

4、行研究。3．利用合成出的BTEA和另外一种含双键二元醇TMPME作为扩链剂，分别合成了两种双键含量相同的可Uv固化水性聚氨酯乳液。对两种乳液的性能进行了测试，并对不同结构的扩链剂对最终合成的树脂的光固化动力学的影响进行了研究。同时对两种固化后树脂的耐溶剂性、耐化学品性和力学性能进行了比较。关键词：水性聚氨酯UV固化光固化动力学耐水性耐溶剂性耐化学品性力学性能AbstractABSTPACTDuetotheirlinearstructureandhydrophilicionicbonds，theconventionalwaterb

5、ornepolyurethane(wPu)exhibitpoorwaterresistance，inferiorsolventresistanceandunfavorablemechanicalproperties，whichrestricttheirfurtherapplication．UVtechnologyhasbeendevelopedfastinrecentyearsforits“5E’’characteristics(Efficient，Energy-saving，Environmental-friendly，Eco

6、nomicalandEnabling)．TheUVcurdresinsexhibithighhardness，highsolventandwaterresistanceandgoodmechanicalpropertiesduetoitshighcrosslinkdensity．UVcurablepolyurethanedispersion(uv—PUD)combinestheadvantagesofbothWPUandUVcuringsystems，suchasenvironmentalfriendly，fastcurable

7、speed，energysaving，excellentperformanceoffilms，etc．TheconventionalUV—PUDispreparedbyusingasinglehydroxylacrylatetoterminatethepolyurethaneprepolymer．Therefore，theobtainedresinscouldn’tpossessbothhighC=Ccontentandhighmolecularweightatthesametimewhichresultindefectsoft

8、hecuredfilms．InordertosolvethjSproblem，acrylicdiolsweresynthesizedtoincorporateintoPUchains．Butthesyntheticprocessofacrylicdiolisso