高性能UV固化聚氨酯的制备及性能研究

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高性能光热转换聚氨酯储能材料的制备

高性能光热转换聚氨酯储能材料的制备
光热转换材料是一种能够将太阳光转化为热能的材料，具有广泛的应用潜力。

为了提高光热转换材料的性能，科研人员一直在不断探索新的制备方法和材料。

近年来，聚氨酯材料因其优异的热稳定性和可调控的化学结构而成为研究的热点。

本文旨在介绍一种方法。

首先，选取适合的原料。

制备高性能光热转换聚氨酯储能材料需要选择具有良好光热转换性能的原料。

一般来说，选择具有较高吸收光谱范围的材料作为光热转换剂，同时需要考虑其稳定性和可调控性。

常用的原料包括金属氧化物、有机染料和纳米材料等。

其次，进行材料合成。

将选取的原料按照一定的比例混合，并添加适量的溶剂，进行溶解和混合反应。

反应过程中需要控制温度和时间，以确保反应能够充分进行。

在反应结束后，通过过滤和洗涤等步骤，得到所需的光热转换聚氨酯储能材料。

最后，进行性能测试和优化。

制备好的聚氨酯材料需要进行性能测试，包括光热转换效率、热稳定性、储能容量等。

根据测试结果，可以对材料的制备方法进行优化，以提高其性能。

总的来说，高性能光热转换聚氨酯储能材料的制备是一个复杂而关键的过程。

通过选择适合的原料、合理控制合成条件以及进行性能测试和优化，可以制备出具有优异性能的材料。

这种高
性能光热转换聚氨酯储能材料在太阳能利用、储能等领域具有广阔的应用前景，有望推动相关技术的发展和应用的推广。

紫外光固化水性聚氨酯的制备及性质研究

性基团，再加入三乙胺中和９０％的一ＣＯＯＨ，最后滴加去离子水在分散机中综合乳化，制得目标产物水性聚氨酯。
据文献资料显示，当ＤＭＰＡ的含量占总质量的５％
～
７．９％时，乳液的外观和稳定性都比较好。在此范围内
泽等方面不尽人意，另一方面丙烯酸树脂具有机械强度高、耐黄变、耐老化、耐候性好的优点，但同时存在耐热性、耐溶剂性、耐磨性差的缺陷。由于两种材料在性能上
具有很大的互补性，因此如何将两种材料进行复合以制得性质优良的涂料是国内外的研究热点。
随着亲水性扩链剂含量的增加，可以有效地提高涂膜的力学性能，还可以使分子的粒径处于较小的范围，从而提高水性聚氨酯的丰度，因此选定加入ＤＭＰＡ的质量分
数为７．９％。
Ｒ值（－ＮＣＯ／一ＯＨ）的大小与乳液的稳定性和成膜性能关系密切。保证其它因素不变，随着Ｒ值增大，一ＮＣＯ含量增大且形成交联成分增多，容易发生暴聚，产生凝
国陆陆续续出台关于环保的法律法规。如何降低涂料中易挥发有机物（ｖｏｃ）含量成为人们研聚合法。先用ＴＤＩ与ＰＣＤＬ合成水性聚氨酯预聚体，再用非亲水性扩链剂将链长扩展到一定程度后，加入亲水性扩链剂再次进行扩链并引入亲水

紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯／二氧化硅杂化材料的合成与性能研究

第４３卷第７期２０１５年７月
塑料工业
ＣＨＩＮＡＰＬＡＳＴＩＣＳＩＮＤＵＳＴＲＹ・９・
紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯／二氧化硅杂化材料的合成与性能研究
许雨晴，柯勇，胡孝勇，林志远，何明俊
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ｔｅｓｔｅｄｂｙＦｏｕｉｒｅｒ－ｔｒａｎｓｆｏｍｒｉｎｆｒａｒｅｄ（ＦＴ — ＩＲ）ｓｐｅｃｔｕｍ，ｓｒｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＳＥＭ），ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ —
ＳｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＵｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ－ｃｕｒｉｎｇＰｏｌｙ（ｕｒｅｔｈａｎｅａｃｒｙｌａｔｅ）／Ｓｉｌｉｃａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ・ｃｕｉｒｎｇｐｏｌｙ（ｕｒｅｔｈａｎｅａｃｒｙｌａｔｅ）（ＰＵＡ）／ｓｉｌｉｃａ（ＳｉＯ２）ｈｙｂｉｒｄｍａｔｅｉｒａｌｓｗｅｒｅ
（广西科技大学生物与化学工程学院，广西柳州５４５００６）摘要：以聚氨酯丙烯酸酯（ＰＵＡ）为有机组分，硅烷偶联剂ＫＨ－５６０改性硅溶胶为无机组分，用溶胶一凝胶法制备紫外光（Ｕｖ）固化聚氨酯丙烯酸酯／二氧化硅杂化材料。讨论了ＰＵＡ预聚物、改性硅溶胶、复合光引发剂ＴＰＯ和１８４的用量对ｕｖ固化杂化材料性能的影响。并通过傅里叶变换红外光谱（Ｆｒ．ＩＲ）、扫描电镜（ＳＥＭ）、紫外一可见光谱（ＵＶ．ｖｉｓ）及差热分析（ＴＧ．ＤＴＧ）对ｕＶ固化涂膜的结构和性能进行了表征和测试。结果表明，当ＰＵＡ低聚物的质量分数为５０％、ＫＨ－５６０改性硅溶胶为１５％、复合光引发剂为５％且ＴＰＯ和１８４质量比为０．６时，杂化材料的性能

聚氨酯防护涂料的制备与性能研究

聚氨酯防护涂料的制备与性能研究第一章：引言聚氨酯防护涂料是一种高性能的防腐材料，具有耐腐蚀、耐磨、耐候性等优良性能，并且被广泛应用于钢结构、船舶、桥梁等领域。

然而，传统的聚氨酯防护涂料存在着较高的含重金属和挥发性有机物等环境污染问题，因此，如何制备出低环境污染、高性能的聚氨酯防护涂料成为了近年来研究的热点。

本文将从制备方法、性能测试等方面阐述聚氨酯防护涂料的制备与性能研究，以期为进一步提高聚氨酯防护涂料的性能，同时降低环境污染做出贡献。

第二章：聚氨酯防护涂料的制备方法聚氨酯防护涂料的制备方法主要有两种，即溶液配制法和水性聚氨酯制备法。

2.1 溶液配制法溶液配制法是将聚氨酯树脂、溶剂、填料等组分配制成含有固体分含量30%～70%的溶液。

其中，聚氨酯树脂是制备聚氨酯防护涂料的主要组分，溶剂则是用于将聚氨酯树脂溶解，并降低涂料粘度的物质。

填料则是用于增加聚氨酯防护涂料的硬度、耐磨性和防火性等。

2.2 水性聚氨酯制备法水性聚氨酯制备法是将聚醚型或聚酯型多元醇、聚异氰酸酯、第二代分散剂等原料混合，并通过乳化或分散等工艺制备得到的聚氨酯水分散体。

该方法具有溶剂环保、涂膜性能高等优点。

第三章：聚氨酯防护涂料的性能测试聚氨酯防护涂料的性能测试主要包括以下几个方面：3.1 耐腐蚀性能测试聚氨酯防护涂料的主要应用在钢结构、船舶、桥梁等领域，对耐腐蚀性能的要求非常高。

对涂层的耐腐蚀性能测试有盐雾试验、湿热试验、直接暴露试验等。

3.2 耐磨性能测试聚氨酯防护涂料的耐磨性能也是关键性能之一。

对涂层的耐磨性能测试有橡胶轮磨耗试验、刮擦试验等。

3.3 耐候性能测试聚氨酯防护涂料的应用领域往往处于恶劣的环境条件下，如暴露在阳光下、晴雨交替的条件下，因此其耐候性也是一个重要的指标。

3.4 其他性能测试聚氨酯防护涂料的其他性能测试包括抗拉强度、断裂伸长率、固化时间、硬度、防污性、导电性等。

第四章：聚氨酯防护涂料的未来发展方向聚氨酯防护涂料的未来发展方向主要包括以下几个方面：4.1 低环境污染随着环保意识的增强，低环境污染的聚氨酯防护涂料将得到更多的发展机会。

高性能水性聚氨酯胶粘剂的制备和性能研究的开题报告

高性能水性聚氨酯胶粘剂的制备和性能研究的开题报告题目：高性能水性聚氨酯胶粘剂的制备和性能研究1. 研究背景水性聚氨酯胶粘剂是一种优良的胶粘剂，具有粘结强度高、粘结面积广、施工方便、环保等特点，是一种广泛应用于包装、建筑、制鞋、汽车、家具等领域的粘合材料。

传统的水性聚氨酯胶粘剂由于其性能有限，无法满足一些高端领域和特殊要求，例如高强度、高温、高湿、高耐候性等需求。

因此，开发一种高性能的水性聚氨酯胶粘剂十分必要。

2. 研究内容本研究旨在开发一种高性能的水性聚氨酯胶粘剂，主要包括以下内容：（1）先进催化技术的探究和优化，经济优惠的原材料的选用，尽可能降低成本。

（2）采用新型结构单体、交联剂，控制反应条件，研制出具有较高强度和较好耐候性的水性聚氨酯胶粘剂。

（3）对所制备的水性聚氨酯胶粘剂进行性能测试，包括剥离力、承载能力、耐水性、耐温性、耐化学品性等多方面的测试。

3. 研究意义本研究的成果将具有以下意义：（1）制备出一种高性能的水性聚氨酯胶粘剂，满足高端领域和特殊要求的使用需要。

（2）探究先进催化技术和新型结构单体、交联剂的应用，对相关产业的发展和进步起到一定的推动作用。

（3）在环保和资源利用方面做出贡献。

4. 研究方法本研究采用文献调研和实验室研究相结合的方法，具体包括：（1）收集相关文献和资料，了解和掌握目前市面上常见的水性聚氨酯胶粘剂的研究进展和现状。

（2）设计实验方案，采用先进催化技术，优选合适的原料，并采用新型结构单体、交联剂，控制反应条件以制备高性能的水性聚氨酯胶粘剂。

（3）对所制备的水性聚氨酯胶粘剂进行性能测试，包括剥离力、承载能力、耐水性、耐温性、耐化学品性等多方面的测试。

5. 预期研究结果及创新性（1）开发一种高性能的水性聚氨酯胶粘剂，满足高端领域和特殊要求的使用需要。

（2）探究先进催化技术和新型结构单体、交联剂的应用，对相关产业的发展和进步起到一定的推动作用。

（3）在环保和资源利用方面做出贡献。

水性紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯的制备与改性研究的开题报告

水性紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯的制备与改性研究的开题报告题目：水性紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯的制备与改性研究一、研究背景和意义：水性紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯是一种具有高固化速率、高耐热性和高耐化学性的新型材料，广泛应用于电子、精密机械、木制家具等领域。

在近年来，随着环保意识的提高，人们越来越重视水性材料的研究和应用。

目前，水性聚氨酯和水性丙烯酸酯已经得到广泛应用，但是水性紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯的研究还处于初步阶段。

本课题旨在通过制备和改性水性紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯，探究其结构与性质的关系，为其在各个领域的应用提供理论基础和技术支持。

二、研究内容：1、制备水性紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯；2、研究改性方法，比较不同改性方法对材料性质的影响；3、对材料进行表征，包括FTIR、NMR、GPC、DSC、TGA和热重分析等；4、测试材料的固化速率、硬度、耐热性和耐化学性等性质；5、探究材料在电子、精密机械、木制家具等领域的应用。

三、研究方法：1、制备水性紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯，采用原位聚合法；2、改性方法包括改变聚合物结构、添加改性剂等；3、对材料进行表征，采用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、核磁共振谱仪（NMR）、凝胶渗透色谱仪（GPC）、差式扫描量热仪（DSC）、热重分析仪（TGA）、热重分析-质谱联用仪（TGA-MS）和元素分析仪等；4、测试材料性质，包括固化速率、硬度、耐热性和耐化学性等；5、采用扫描电子显微镜（SEM）观察材料形貌，分析材料应用性能。

四、研究预期成果：1、成功制备水性紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯；2、探究改性方法对材料性质的影响；3、明确材料结构与性质的关系；4、为材料在电子、精密机械、木制家具等领域的应用提供理论基础和技术支持。

五、研究进度安排：1、第一年：制备水性紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯，进行表征和性质测试，并初步探究改性方法；2、第二年：深入研究改性方法，比较不同改性方法对材料性质的影响，并对材料进行结构与性质的关系分析；3、第三年：对材料进行应用性能测试，并撰写论文及申请专利。

高固体分聚氨酯涂料的合成与性能研究

A Thesis Submitted to Chongqing University in Partial Fulfillment of the Requirement for the Degree of Master of Chemistry by Yang Yongfeng
Supervisor: Associate Prof. Xiang Bin Major: Physical Chemistry
高固体分聚氨酯涂料的合成与性能研究
重庆大学硕士学位论文
学生姓名：杨永锋指导教师：向专斌副教授
业：物理化学学
学科门类：理
重庆大学化学化工学院学院
二 OO 八年四月
Synthesis and Performance Research of High Solid Polyurethane Coatings
College of Chemistry and Chemical Engineering of Chongqing University , Chongqing, China
April, 2008
重庆大学硕士学位论文
中文摘要
摘
要
聚氨酯涂料既具有类似酰胺基的特性，如强度、耐磨性、耐油性，又具有聚酯的耐热性与耐溶剂性，以及聚醚的耐水性和柔顺性等，这些优异的特性使其得到广泛的应用。高固体分聚氨酯涂料不仅具有这些特性，而且具有其它优点，如固体含量高，对环境污染小，施工效率高、优异的装饰性和保护性等，所以越来越受到人们的欢迎。本文以 MDI 和不同聚醚为原料，采用预聚体法合成固化剂，即聚氨酯涂料的 A 组分，详细探讨了不同反应温度、反应时间、n(－NCO):n(－OH)比值、水分、活性稀释剂、阻聚剂等因素对预聚体的影响，通过对预聚体的异氰酸酯值、黏度的测定，以及用傅立叶红外光谱（FTIR）对预聚体的结构进行表征等手段，确定了最佳的合成条件：温度为 (80± 2℃)，反应时间为 2.5h，并在预聚体中加入 0.2% 的磷酸，合成的预聚体黏度低，储存稳定性好。将合成的预聚体（A 组分）与由高活性聚醚、扩链剂、催化剂、分散剂等组成的 B 组分混合，在高速搅拌下迅速混合，制备高固体分聚氨酯涂料，然后在经过表面处理的底材进行涂刷；最后对涂料的固体分，涂膜的附着力、硬度、吸水率、耐盐水性以及交流阻抗的测试研究，以此来判断涂膜的机械物理性能、抗渗透、耐腐蚀性能以及电化学保护性能。结果表明该高固体分聚氨酯涂料固体分在 80％以上，涂膜硬度为 1H，厚度在 30μm 左右时附着力良好，随着涂膜厚度的增加附着力减小，盐水浸泡试验和交流阻抗试验说明涂膜具有良好的抗渗透性能、耐腐蚀性能以及电化学保护性能。关键词：高固体分，多异氰酸酯，聚醚多元醇，预聚体，交流阻抗

高强度聚氨酯防水涂料的制备及其应用研究

(3)卫生间防水：在卫生间基层上涂刷一层底漆，待底漆干燥后，涂刷高强度聚氨酯防水涂料，要求涂刷均匀、无遗漏。在防水层上铺设瓷砖前，需进行一次闭水试验，以确保无渗漏现象。
3、高强度聚氨酯防水涂料在使用中的注意事项及维护方法为了确保高强度聚氨酯防水涂料的使用效果和耐久性，在使用过程中需要注意以下事项：
(1)物理性能检测：检测涂料的表干时间、实干时间、硬度、拉伸强度、断裂伸长率等指标。
(2)耐水性能检测：将涂料制成试件，在水中浸泡一定时间，观察涂层的吸水率、膨胀率等指标。
(3)耐候性能检测：将涂料制成试件，在不同气候条件下进行老化试验，观察涂层的龟裂、脱落等现象。
(4)毒性性能检测：检测涂料中是否含有有毒物质，以避免对环境和人体造成危害。
2、高强度聚氨酯防水涂料在不同应用场景的施工工艺
高强度聚氨酯防水涂料在建筑工程中有着广泛的应用，需要根据不同的应用场景采取相应的施工工艺。以下是几个常见的应用场景及施工工艺：
(1)屋面防水：在屋面基层上涂刷一层底漆，待底漆干燥后，涂刷高强度聚氨酯防水涂料，要求涂刷均匀、无遗漏。
(2)地下防水：在地下结构墙面上涂刷一层底漆，待底漆干燥后，进行无纺布或玻纤网的粘贴，再涂刷高强度聚氨酯防水涂料，要求涂刷均匀、无遗漏。
在制备过程中，需要注意以下几点：
1、原材料的选用和配比是关键，直接影响到涂料的性能和质量。
2、搅拌要充分、均匀，确保各组分混合均匀。
3、脱泡处理要彻底，以避免涂装过程中出现气泡和空鼓现象。
三、应用研究
1、高强度聚氨酯防水涂料的质量检测方法及量和性能，需要建立完善的检测方法和标准。具体包括以下几个方面：
高强度聚氨酯防水涂料的制备及其应用研究

高固含量水性聚氨酯的合成及性能研究

沿新闻信息含量水性聚氨酯的合成及性能研究榆林市瀚霆化工技术开发有限公司康永豆高雅咼聚氨酯通常分为溶剂型聚氨酯和水性聚氨酯。

溶剂型聚氨酯通过酮类、乙酸乙酯、甲苯、二甲苯等有机溶剂P32制得，这些溶剂易挥发、气味大、易燃易爆、污染环境。

水性聚氨酯把水作为分散介质,有气味小、不污染环境、不化燃、节能、操作加工方便等优点。

因而水性聚氨酯迅速在学皮革涂饰、手套、导管、涂料等很多领域得到应用。

建传统水性聚氨酯乳液固含量低(<40%),导致初黏材力低、自增稠性差、干燥成膜速度慢、光泽性较低等缺点,因而应用推广受到限制。

高固含(>50%)水性聚氨酯乳液则具有成膜和干燥时间短、设备利用率高、单位产品能量消耗和运输成本低等优点。

研究表明其在50七左右干燥温度下其干燥速度与普通溶剂型聚氨酯相似,从而使合成革应用上完全代替溶剂型产品。

1实验步骤1.1预聚体制备先将称好的聚酯(如721,726,PBA咸聚瞇(PTHF),阴离子扩链剂(DMPA),在90七左右抽真空脱水1h；然后降温至80°C,依次加入IPDI、NMP和1%。

总固体物料量的催化剂,30min后加入DEG,共反应2h,待体系中的值基本上达到了理论值，表明反应完全,得到预上聚体。

海 1.2单体改性建为了提高制成胶膜的耐水性，预聚时加入有机硅材8427或中和成盐后加入有机硅KH550反应30min,实现有机硅改性。

二 1.3中和成盐0将预聚物降温到40T后先用适量丙酮稀释，待粘-度降低后，滴加成盐剂TEA,使聚氨酯中的竣基被中和九成盐，达到离子化目的，使其更好地与水相溶形成一种年较稳定的体系，充分反应30min。

1.4提高成膜性第中和成盐后,加入成膜助剂(用少许丙酮溶解的聚-乙酸乙烯酯),使其充分反应30min,对成膜性有很大期的提升作用。

1.5乳化、扩链在高速搅拌下(800r/min)加入适量水、乳化剂、扩链剂混合液，反应30min,得到白色不透明乳液(固含量约为50%),放置一段时间后即得到白色泛蓝、外观稳定的聚氨酯乳液。

聚氨酯材料自制实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 了解聚氨酯材料的合成原理和制备方法。

2. 掌握聚氨酯材料的基本性能测试方法。

3. 通过实验，提高对聚氨酯材料应用的理解和认识。

二、实验原理聚氨酯材料是一种由异氰酸酯和多元醇反应生成的高分子化合物，具有优异的耐磨性、耐化学腐蚀性、良好的弹性和耐候性。

本实验采用二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）和聚乙二醇（PEG）为主要原料，通过预聚体法合成聚氨酯材料。

三、实验材料与仪器材料：1. 二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）2. 聚乙二醇（PEG）3. 氢氧化钠（NaOH）4. 水性分散剂5. 色素6. 填料仪器：1. 真空干燥箱2. 电子天平3. 高速混合机4. 压缩机5. 热分析仪6. 拉伸试验机7. 撕裂试验机四、实验步骤1. 称量与溶解：按照一定比例称取MDI和PEG，将PEG溶解在适量去离子水中。

2. 预聚体合成：将MDI缓慢滴加到PEG溶液中，搅拌均匀，形成预聚体。

3. 固化：将预聚体置于真空干燥箱中，在一定温度下固化。

4. 添加助剂：将固化后的聚氨酯材料加入水性分散剂、色素和填料，搅拌均匀。

5. 测试性能：对制备的聚氨酯材料进行性能测试，包括拉伸强度、撕裂强度、耐磨性、耐化学腐蚀性等。

五、实验结果与分析1. 拉伸强度测试：实验结果表明，制备的聚氨酯材料在拉伸强度方面表现良好，达到了设计要求。

2. 撕裂强度测试：撕裂强度测试结果显示，聚氨酯材料的撕裂强度较高，满足实验设计要求。

3. 耐磨性测试：耐磨性测试结果表明，聚氨酯材料具有良好的耐磨性能，符合实验预期。

4. 耐化学腐蚀性测试：耐化学腐蚀性测试结果显示，聚氨酯材料在酸性、碱性溶液中表现出良好的耐腐蚀性。

六、实验讨论1. 在实验过程中，MDI与PEG的比例对聚氨酯材料的性能有较大影响。

实验结果表明，适当增加MDI比例可以提高材料的拉伸强度和撕裂强度。

2. 添加水性分散剂、色素和填料可以改善聚氨酯材料的性能，如提高其耐磨性和耐化学腐蚀性。

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文章编号:１００１Ｇ９７３１(２０１５)１５Ｇ１５１２４Ｇ０５高性能UV固化聚氨酯的制备及性能研究∗

齐家鹏,姚伯龙,张国标,王利魁,李洪萍(江南大学化工学院,食品胶体与生物技术教育部重点实验室,江苏无锡２１４１２２)

摘　要:　选用二羟甲基丙酸(DMPA)、六亚甲基二异

氰酸酯(HDI)三聚体、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、

季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、三乙胺等为主要原料

合成了高性能UV固化水性聚氨酯乳液,并在添加光引发剂１１７３后,UV固化制备涂层.采用FTＧIR、１H

NMR、TGA和DSC等对合成树脂的结构和性能进行

表征.与市售水性UV固化聚氨酯乳液对比,本乳液具有更小的粒径、更高的活性,所制备的涂层具有更高的硬度、更优异的耐磨和耐水等性能.关键词:　UV固化;高性能;水性;聚氨酯中图分类号:　TQ３２２．４＋４文献标识码:A

DOI:１０．３９６９/j．issn．１００１Ｇ９７３１．２０１５．１５．０２４

１　引　言

因为单体品种多样、合成条件温和可控、综合性能优秀等的缘故,聚氨酯已经构成了一个多系列多品种的材料家族,形成了完整的工业体系,并广泛地应用于粘合剂、涂料、纤维、弹性体等领域,成为人们衣、食、住、行不可分割的一部分.这是其它树脂所不具备的.甲苯二异氰酸酯(TDI)属芳香族,由其所合成的聚氨酯耐候性差、易黄变和粉化;但其价格低,来源广,在我国仍然是使用量最大多异氰酸酯单体.与之相比,由脂肪族多异氰酸酯(六亚甲基二异氰酸酯,即HDI)或酯环族多异氰酸酯(异佛尔酮二异氰酸酯,即IPDI)所合成的聚氨酯具有耐候性、韧性好,不黄变等优点.在发达地区,这类多异氰酸酯已经成为主流的聚氨酯单体,用量正在不断扩大.HDI三聚体由HDI单体催化自聚而成,与HDI相比,具有活性点多、稳定性好、不易挥发等优点,常被用于合成高档双组分聚氨酯涂料面漆、高档烤漆,潜力巨大[１Ｇ４].随着人们环境意识和环境立法要求的提高,环境友好材料已经成为世界工业和技术发展的重大方向.UV固化的水性材料因其制备工艺对环境友好、能耗低,固化温度低,机械性能优良等越来越受到人们的关注,已广泛地用于油墨、木器漆等领域;UV固化的水性涂料也被认为是替代传统的溶剂型涂料的主要方向之一[５Ｇ９].传统方法合成的水性聚氨酯树脂多为线性结构,其交联点少、活性低、粘度大,固化后涂层硬度低、附着力差;且含有大量羧基或磺酸盐基团,固化后涂层耐水性、耐碱性差.这些问题大大制约着它的进一步应用.提高水性聚氨酯树脂的活性和涂层的耐水性,一直是水性聚氨酯涂料的难点[１０Ｇ１２].本文采用HDI三聚体、IPDI、DMPA、PETA为主要原料,制得UV固化的高性能水性聚氨酯乳液.该乳液活性点多、干燥迅速,所成的膜呈高交联密度的网状结构,硬度高、耐磨性和耐水性好,具有巨大潜力.２　实　验２．１　主要原料及设备HDI三聚体(HDT)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPＧDI),均工业级,德国拜耳公司;二羟甲基丙酸(DMPA)和季戊四醇三丙烯酸酯(PETA),均工业级,江苏三木

集团;二丁基二月桂酸锡(DBTDL)和二甲基甲酰胺

(DMF),分别为化学纯和分析纯,国药集团化学试剂

有限公司;光引发剂１１７３,工业级,南京瓦力化工科技

有限公司;PUＧ３０３型UV固化的水性聚氨酯乳液,市售.１．５kW手提式UV固化机,深圳市安宏达光电科

技有限公司;QHQＧA便携式铅笔硬度计,天津市材料试验机厂;HGQ型漆膜划格器,上海普申化工机械有限公司;JMＧ１V漆膜磨耗仪,上海普申化工机械有限公司;FTLA２０００Ｇ１０４型傅立叶红外光谱分析仪,加拿大ABB公司;DMX５００型核磁共振仪,德国Bruker公司;TGA/DSC/１１００SF型热失重分析仪(TGA),瑞士

MettlerＧToledo公司;ZetaPALS型纳米粒度分析仪,

美国Brookhaven公司.２．２　高性能水性UV固化聚氨酯乳液的制备

合成路线如图１所示.４．６８gDMPA加入到预置６gDMF的１００mL三口烧瓶中,搅拌溶解并加热到

５０℃,５．７９gHDI三聚体与０．０１gDBTDL的混合溶

液通过恒压滴液漏斗以０．５mL/min的速度缓慢滴入三口烧瓶中.从滴加开始,每０．５h取样测定体系的—NCO值.反应２h,产物记为HDTＧDMPA.

４２１５１２０１５年第１５期(４６)卷

∗收到初稿日期:２０１４Ｇ１０Ｇ２９收到修改稿日期:２０１５Ｇ０３Ｇ１０通讯作者:姚伯龙,EＧmail:yyblroland＠aliyun．com

作者简介:齐家鹏　(１９８９－),男,内蒙古牙克石人,在读硕士,师承姚伯龙教授,主要从事高分子材料研究.６．７９gIPDI加入到１００mL三口烧瓶中并搅拌加热到４０℃,５．９６gPETA与０．０１gDBTDL的混合溶液通过恒压滴液漏斗以０．５mL/min的速度缓慢滴入三口烧瓶中,加入适量丙酮调节粘度.从滴加开始,每

０．５h取样测定体系的—NCO值.反应２h,产物记为

IPDIＧPETA.

图１　TWPU反应过程Fig１ThereactionprocessofTWPU

HDTＧDMPA转入２５０mL三口烧瓶中,油浴温度为７０℃,以０．５mL/min的速度缓慢滴入IPDIＧPEＧTA.从滴加开始,每０．５h取样测定体系的ＧNCO值,反应３h.７０℃减压旋蒸除去溶剂,然后用三乙胺中和至pH值＝７~８,加水乳化,制得５０％固体含量的UV固化水性聚氨酯乳液(TWPU).２．３　表征及测试２．３．１　TWPU(１)红外光谱(FTＧIR):涂膜法,扫描波长范围５００~４０００cm－１,分辨率为４cm－１.(２)核磁共振(１HNMR谱):溶于氘代丙酮中.(３)差示扫描量热分析:Tg测定,升温速率:１０℃/min,温度扫描范围:－７０~２００℃.(４)乳液粒径表征:用水稀释至一定浓度,测定乳液的粒径及粒径分布.

(５)UV固化活性测试:在TWPU

中添加其总组

分３％的光引发剂１１７３,混合均匀,８０℃烘箱烘烤０．５h,使用１．５kW手提式UV固化机固化,记录固化

时间.２．３．２　UV固化的TWPU涂层

(１)热重分析:热重分析条件为N２,流量为

２０mL/min,升温速率为２０℃/min,温度扫描范围为

２５~６５０℃.(２)溶剂溶胀测试:等体积法制备固化膜,真空干

燥,剪成６０mm×６０mm×１mm的小方块,称取质量(m０).分别放入水、甲苯中浸泡.每隔

２４h

取出后吸

干表面上的液体,分别称取质量(m１,m２

).按式(１)和

(２)分别计得固化膜在水、甲苯中的吸水率WW和WT.

５２１５１齐家鹏等:高性能UV固化聚氨酯的制备及性能研究WW＝

(m１－m０)

m０

×１００％

WT＝

(m２－m０)

m０

×１００％

(３)铅笔硬度:参照GB/T６７３９Ｇ２００６«色漆和清

漆铅笔法测定漆膜硬度»在马口铁试板上测定.(４)耐水性:参照GB/T５２０９Ｇ１９８５«色漆和清漆

耐水性的测定浸水法»在马口铁板上测试,１６８h后取出观察.(５)涂膜耐磨性测试:参照GB１７６８Ｇ７９,两边压

臂加载荷５００g,转数为１０００r.(６)附着力测试:参照GB/T９２８６Ｇ１９９８«色漆和

清漆漆膜的划格试验»在马口铁试板上测定.(７)冲击测试:参照GB/T１７３２Ｇ１９９３«漆膜耐冲

击测定法».３　结果与讨论

３．１　TWPU的表征

３．１．１　红外光谱分析

图２为部分主要原料与反应各步产物的FTＧIR

谱图.曲线(a)２２７２cm－１处对应HDI的—NCO基团的强吸收峰.曲线(b)该—NCO基团的吸收峰消失了,３３５０和１５３１cm－１处对应N—H的伸缩振动及弯曲振动峰,１７０２cm－１处对应羰基的吸收峰,说明HDT已经与DMPA反应,生成HDTＧDMPA.曲线

(d)３３５２和１５３７cm－１处对应N—H

的伸缩振动及

弯曲振动峰,１７３０cm－１处对应羰基的吸收峰,２２６４

cm－１处对应—NCO基团吸收峰,９７２cm－１处对应C􀪅

C双键的特征吸收峰,与曲线(c)相比,说明PETA已

经与IPDI发生反应,生成IPDIＧPETA.曲线(e)

２２７２cm－１—NCO基团的吸收峰几乎消失,

９７９cm－１处对应C􀪅C双键的特征吸收峰,与曲线

(b)、(d)相比,说明

HDTＧDMPA与IPDIＧPETA

已经

发生反应.

图２　HDT,HDTＧDMPA,IPDI,IPDIＧPETA和TWＧPU的红外谱图

Fig２FTＧIRspectraofHDT,HDTＧDMPA,IPDI,IPＧ

DIＧPETAandTWPU

３．１．２　核磁分析

图３为TWPU的１HNMR谱图.化学位移δ＝

８．０处附近是—NHCO—质子峰,δ＝５．８０~６．４３

处是

C９和C１０上的氢的３组质子峰,δ＝４．０附近是

—CH２—O—的质子峰,δ＝１．１

附近是—CH３的质子

峰.峰面积积分结果,C９和C１０为１,C１为４．５８.说

明TWPU含有大量C􀪅C双键.红外及核磁表征结果说明合成了如图３所示的TWPU.

图３　TWPU的１HNMR谱图Fig３１HNMRspectraofTWPU

３．１．３　差示扫描量热分析

图４为TWPU在－７０~２００℃区间的DSC曲线.从第二次运行获得TWPU的玻璃化转变温度(Tg

)值

是－１５．７℃.TWPU的结晶行为是因其软段碳碳单键的内旋转引起的,由于其软段较少,结晶行为较弱,所以Tg不明显,但可以证明该树脂具有较低的成膜温度.

图４　TWPU的DSC曲线Fig４DSCcurveofTWPU

３．１．４　粒径分析

图５为TWPU和市售WPU乳液粒径分布曲线,其乳液粒径分别为１１９和１６７nm.TWPU比市售WPU具有更小的粒径,主要是因为其每个分子上都有

３个亲水的羧基基团.亲水性越大,水分散体粒径越

细,外观越透明,稳定性越好[１３].

３．２　UV固化的TWPU涂层的表征

３．２．１　热性能分析

从UV固化的TWPU涂层的TGA曲线(图６)可

以看出,其半寿温度约为３６５℃,具有较高的热稳定

性.这主要归结于TWPU分子中含有较多的不饱和

６２１５１２０１５年第１５期(４６)卷