高固低黏双组分聚氨酯涂料用星形聚酯的制备与应用

作     者：刘晚秋 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：瞿金清;朱延安

授予年度：2019年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：高固含低粘度 星形羟基树脂 双组份聚氨酯涂料 适用期 共混改性 

摘      要：针对传统溶剂型双组份聚氨酯涂料所用树脂粘度高、溶剂含量高、挥发性有机化合物(VOC)排放量高、不满足环保法规要求等缺陷,本课题采用两种路线合成星形羟基树脂,优选了缩水甘油醚类化合物和聚醚多元醇分别对两种树脂进行复合改性,以降低树脂粘度,延长双组份涂料的活化期。优选稀释剂、流平助剂、消泡助剂等优化涂料配方,得到性能优异的高固含双组份聚氨酯木器涂料。(1)首先利用醇胺与酸酐在常温下进行开环得到星形聚酯的核,再与系列单缩水甘油醚反应得到带有仲羟基的星形羟基树脂,其分子量为913-1390,PDI指数在1.55-1.75之间,100%固含量的树脂粘度低至1160 mPa.s。利用FTIR和H NMR表征了分子结构,同时研究了原料(酸酐、醇胺与单缩水甘油醚)种类与添加量对产物性能的影响,发现配方体系中单元缩水甘油醚比例不同时所形成的树脂,分子结构不规整的相比分子结构规整的粘度明显降低,但产物由于官能度相同对漆膜硬度方面影响不大。单元缩水甘油醚种类对树脂黏度也有较显著影响,相比芳香族单元缩水甘油醚,脂肪族单元缩水甘油醚改性树脂产物黏度较低,其中以C缩水甘油醚改性产物粘度降低趋势最明显。由该系列星形羟基树脂制备的漆膜热稳定性好,性能优异。(2)以己内酯与1,2-丙二醇在催化剂的作用下进行开环反应生成带伯仲羟基的产物,再与三羟甲基丙烷三缩水甘油醚在阳离子催化剂的作用下发生开环反应得到带仲羟基的星形树脂,其分子量为696-869,PDI指数在1.15-1.4之间,100%固含量的树脂粘度低至1660 mpa.s。用FTIR和H NMR表征了分子结构,研究了一元长链伯醇种类以及与己内酯与1,2-丙二醇配比对树脂粘度以及性能的影响。发现在原料配比相同的情况下,该系列星形羟基树脂的粘度随一元伯醇碳链长度、分子量增加而降低,以十二醇制备的SHP-3-7其粘度最低,而以正己醇制备的SHP-3-1粘度最大;减少一元伯醇引入量、增加己内酯与1,2-丙二醇含量,使得SHP-3粘度迅速提高,同时硬度也随之提高。(3)分别加入TMPGE与N303对上述两种星形羟基树脂进行共混改性,进一步降低树脂黏度和延长涂料的活化期,并确定了改性剂的最佳用量。优选了固化剂种类及最佳配比,优化了涂料配方,制备的高固含双组份聚氨酯木器涂料的施工固体含量为70%,VOC为330 g/L,涂膜硬度为3H,具有优异的耐化学品性和热稳定性。