水性聚氨酯涂料的应用及合成的研究论文.docVIP

湖南化工职业技术学院　 毕业论文 题　　目： 水性聚氨酯涂料的应用及合成的研究 作　　者： 　　　　 李 烨 系 （部）： 　　　 自 动 化 系 专业班级： 　 自动化1012 班　 指导教师： 　 匡 芬 芳　 2013年 6月 20日 摘 要 双组分水性聚氨酯涂料由聚合多元醇和多异氰酸酯组成，而多异氰酸酯可分为芳香族和脂肪族两大类。本文介绍了水性双组分聚氨酯涂料的原理及理论，同时从如何实现多异氰酸酯在聚合物多元醇中分散的角度，综述了多异氰酸酯在聚合物中的分散技术。同时通过合成丙烯酸多元醇与固化剂配成色漆，并且对其常用性能进行了测试。 关键词: 水性 双组分 聚氨酯涂料 制备技术 性能 目 录 第一章 绪 论 1 1.1. 引言 1 1.2. 双组分水性聚氨酯涂料的分类 1 1.2.1 水性多元醇体系的介绍 1 1.2.2 多异氰酸酯体系的介绍 3 1.3 水性双组分聚氨酯应用原理及成膜机理 4 第二章 实验部分 10 2.1 实验原料 10 2.2 合成工艺 10 2.3 反应流程图 11 第三章 结果与讨论 12 3.1 涂料配方原料 12 3.2 调漆过程 12 3.3 测试样板照片 13 3.4 测试结果 13 3.5 结果与讨论 14 3.5.1 反应条件选择 14 3.5.2 配方选择 15 3.5.3 总结 16 第四章 水性聚氨酯涂料发展趋势及其应用前景展望 17 4.1 聚氨酯涂料的应用 17 4.2 水性聚氨酯涂料的发展趋势 17 4.1.1 聚氨酯汽车涂料 17 4.2.2 聚氨酯木器涂料 18 4.2.3 聚氨酯防腐涂料 19 4.2.4 聚氨酯塑料涂料 19 4.3 结语 20 参考文献 21 致 谢 22 第一章 前 言 1.1 引言 水性双组分聚氨酯涂料在水性聚氨酯材料领域革命性的突破，20世纪90年代中期聚氨酯涂料最先由Otto Bayer 和他的同事们在德国I1G1 Farbenindust ry 的实验室发明的[1 ]。在水性高分子材料界形成了震撼。虽然很多该方面的专家不能想象对水极为敏感的双组分聚氨酯体系竟然可以采用水作为分散介质。进入21世纪以来水性双组分聚氨酯涂料的理论和实践又有了新的突破。 之前的聚氨酯涂料虽然使用方便，有较满意的机械性能，但其耐溶剂、耐化学品性欠佳。新研制的双组分水性聚氨酯涂料分为两个组分：一为水性多元醇组分；另一为水分散型异氰酸酯组分。两者可在常温或加热下交联固化成膜。该涂料不仅具有与溶剂型聚氨酯涂料相当的耐磨性，而且还有独特的柔韧性、耐化学品性、耐久性。目前水性双组分聚氨酯涂料已广泛用于汽车涂饰、工业品及其防护、木器家具、塑料、皮革等的涂装。随着各国环保法规的健全和人们环保意识的增强，传统溶剂型聚氨酯涂料中的挥发性有机化合物（VOC）的排放量受到越来越严格的限制。开发低污染、高效能、多功能的环保型水性涂料成为涂料技术发展的主要方向[2]。水性双组分聚氨酯涂料将溶剂型双组分涂料的高性能和水性涂料的低VOC排放相结合，成为涂料工业研究的热点[3]。水性双组份聚氨酯涂料由含羟基的水性多元醇和含NOC基的固化剂组成。多元醇组分和固化剂组分各有独特的特性。本文介绍了水性双组分聚氨酯涂料的新进展。 1.2. 双组分水性聚氨酯涂料的分类 水性双组份聚氨酯涂料由水性多元醇和多异氰酸酯组成，而多异氰酸酯可分为芳香族和脂肪族两大类。 1.2.1水性多元醇体系的介绍 与溶剂型双组分聚氨酯涂料相比,水性双组分聚氨酯涂料的多元醇必须具有良好的分散性,即以尽量低的剪切能耗将憎水的多异氰酸酯固化剂很好的分散在水中。最早采用的多元醇为乳液型多元醇(粒径为0.108～0.15μm) ,一般为通过乳液聚合合成的具有多种结构的丙烯酸乳液多元醇,其主要特点为聚合物分子量大,涂膜在室温下干燥速度快;由于乳液多元醇的羟基当量大,配制双组分涂料所需的多异氰酸酯用量小,成本低。Feng 等人统计方法优选了羟基丙烯酸乳液的羟基含量、乳液粒径、聚合物的玻璃化温度等配方参数,获得性能优异的水性双组分聚氨酯木器涂料。乳液多元醇对多异氰酸酯固化剂的分散性较差,涂膜外观较差,活化期较短。为了改善性能,提高乳液的分散性,常采用较高的乳液聚合温度,提高引发剂和链转移剂的浓度,降低聚合物相对分子质量和乳液粒径等,只是聚合温度受水的沸点所限,较高浓度的引发剂和链转移剂会影响聚合物性能(如出现单体的转化率低、毒性和颜色深等缺陷) 。此外,有亲水单体参与的乳液聚合,亲水组分会发生迁移,使得合成的聚合