高固含羟基丙烯酸水分散体的制备及性能研究

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1、硕士学位论文高固含羟基丙烯酸水分散体的制备及性能研究作者姓名徐雪学科专业化学工程指导教师瞿金清教授所在学院化学与化工学院论文提交日期2018年4月PreparationandpropertiesofhighsolidcontentaqueousacrylicpolyoldispersionsADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：XuXueSupervisor：Prof.QuJinqingSouthChinaUniversityofTechnologyGu

2、angzhou,China分类号：TQ63学校代号：10561学号：201520117500华南理工大学硕士学位论文高固含羟基丙烯酸水分散体的制备及性能研究作者姓名：徐雪指导教师姓名、职称：瞿金清教授申请学位级别：学术型硕士工程领域名称：化学工程研究方向：精细化学工程论文提交日期：2018年06月06日论文答辩日期：2018年06月01日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：傅和青、瞿金清、钟理、夏正斌、司徒粤主席：傅和青委员：瞿金清、钟理、夏正斌、司徒粤摘要双组分水性聚氨酯（2K-WPU）因其

3、优异环保特性和涂膜性能，已成为世界涂料研究和发展的重点。2K-WPU由水性聚合物多元醇和水可分散多异氰酸酯两部分组成，其中水性聚合物多元醇中的羟基丙烯酸酯水分散体具有粒径小、羟基分布均匀、相对分子量及分布可控、涂膜高光泽等优点成为研究热点。现有该类产品固含量低、黏度大、VOC含量高等问题，严重制约其应用推广。本文自制含乙氧基和磺酸基的乙烯基亲水单体，通过自由基溶液聚合制备高固含和低黏度的羟基丙烯酸水分散体，研究乙烯基亲水单体种类和添加量对分散体的固体含量和黏度的调控规律，并对其进行有机硅改性，提高涂膜的耐性，制备高性能

4、2K-WPU涂料。采用乙烯基磺酸盐亲水单体制备高固含羟基丙烯酸水分散体，探明磺酸基亲水单体的种类和添加量对水分散体及涂膜性能的影响规律，优化聚合工艺，发现自制乙烯基磺酸盐（SAP）能够制备高固含和低黏度的羟基丙烯酸水分散体，具有优异的稳定性，归因于SAP单体既含有强亲水阴离子磺酸基团，能大幅提高水分散体的固体含量；又含有较大分子量的乙氧基非离子链段，能赋予水分散体具有优异的贮存、冻融稳定性及阳离子稳定性。研究还发现随SAP添加量增加，水分散体的固体含量增大，黏度降低，稳定性变好。SAP最佳添加量为2.5%，制备的水分散

5、体的固体含量高达45%，黏度约为205mPa·s，稳定储存6个月以上，其涂膜吸水率为11.68%，铅笔硬度为F以上，满足使用要求。为进一步提高涂膜的性能，采用乙烯基硅氧烷单体对含磺酸基丙烯酸水分散体进行改性，研究了有机硅单体种类、添加量等对水分散体性能以及2K-WPU涂膜性能的影响，发现有机硅单体能有效提高涂膜硬度和耐化学介质性能，其中具有空间位阻较大的乙烯基硅氧烷单体如KH1706，具有优异的聚合稳定性和贮存稳定性，当其添加量为3%时，制备的水分散体固含量高达45%，黏度357mPa·s，其制备的涂膜吸水率5.52%

6、，铅笔硬度为2H，性能达到国外先进水平。关键词：2K-WPU；羟基丙烯酸水分散体；乙烯基磺酸盐；高固含量；有机硅氧烷改性IABSTRACTTwo-componentwaterbornepolyurethane(2K-WPU)hasbeenahotspotintheworldcoatingindustryduetoitseco-friendlyperformanceandexcellentcoatingproperties.The2K-WPUiscomposedofwaterbornepolyolandwater-dis

7、persiblepolyisocyanate.Asoneofwaterbornepolyols,theaqueousacrylicpolyoldispersionhasbecomemoreandmoreimportantfor2K-WPUduetoitssmallparticlesize,uniformdistributionofhydroxylgroups,controllablerelativemolecularweightanddistributionandhighglossofcoatingfilms.Howe

8、ver,theexistingaqueousacrylicpolyoldispersionshavesomedisadvantagesincludinglowsolidcontent,highviscosity,highVOCcontentandinsufficientcrosslinkdensity,resultinginpoo