环氧改性水性聚氨酯的合成工艺及性能研究

关于聚氨酯合成的文献

第 4卷第 4期 221 0 2年 4月

涂料工业P NT& C T NGS I AI 0A I NDUS R T Y

Vo . 2 No 4 14 .Ap . 01 r2 2

环氧改性水性聚氨酯的合成工艺及性能研究朱黎澜，林旭峰，钱军，韩哲文(东理工大学材料科学与工程学院特种功能高分子材料及相关技术教育部重点实验室，华上海 2 0 3 ) 0 2 7摘要：采用甲苯二异氰酸酯 ( D )聚醚二元醇 ( E一 1 ) 14一丁二醇 ( D、 T I、 G 20、, B O)二羟甲基丙酸( MP、 D A)环氧

树脂 ( E一18和丙烯酸羟丙酯 ( A) 2) HP为主要原料，制备环氧改性水性聚氨酯乳液。研究预聚体中的一N 0 c和一0物 H质的量之比(及小分子扩链剂、 R)亲水扩链剂、环氧树脂的加入量，粒径、对黏度、存稳定性和涂膜耐水性的影响。贮

实验结果表明：聚体中 R值为 6~;预 7小分子扩链剂 B O用量为 7一8; D%%亲水扩链剂 D P M A的用量为 6一%;% 7环氧树脂添加量为 6一%时，% 7乳液外观及稳定性最好，涂膜的耐水性能优异，可以作为一种性能优异的涂料用水性聚氨酯树脂。

关键词：环氧树脂；改性；性聚氨酯水中图分类号：Q6 0 4 3 T 3 . 文献标识码： A文章编号： 5 4 1 (0 2 0 0 3 0 0 3— 32 2 1 )4— 0 6— 6 2

Sy he i c n l g n o e te fW a e b r e nt ssTe h o o y a d Pr p riso tr o n Poy eha e M o i e y Ep x sn lur t n d f d b o y Re i iZ uLln LnX fn, i u, nZ e e h i, i ue g Q a Jn Ha h w n a n( e aoao eil u coa o m r t ila dR lt eh o g eMi￣r dct n KyL brt yo S c l F nt n l l ei Maeas n e e Tcnl yo t n t o E uai, r f p ay i Py c r ad o f h yf o Sho o t ilSi c adE gnei, at hn nvrt o i eadTcnl y S ag a 0 27, hn ) colfMa r s c ne n nier g E s C i U i syf S e n ehoo,

hn h i 0 3 C i ea e n a e i c n c g 2 aAbs r c: e tte wae b r oy eh ne e lin mo iid b p x e i sp e a e sn ou n t a t Th il tr one p lurt a mu so dfe y e o y rsn wa r p r d u i g tl e e

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t rplm r(,h o t t f m lm lcl c a t d r, yrp ic hi x n e n p x s h pe o e R) tecn n o s al o ue hi e e es h dohl a et d r de oyr— e y e e nxn ic n e a ei n te sz n o h ie,vs o i sa ii ft e e lin a d wa e ic st tb l y o mu so n t r—r ssa c ft e fl wa t d e Th x e i n y, t h e itn e o i h m ssu id. e e p rme— tlr s lss o d t tt e wae e it n e o PU s i r v d,wh n t e R s6~7,BDO d i o e e a e u t h we ha h trr ssa c fW wa mp o e e h wa a dt n lv l i

w sa o t%~8,DMP %~7,e o y r sn 6~7,a ela o d a p a a c n tb l y o a b u 7% A6% p x e i%% s w l s g o p e rn e a d sa i t f it e e li n,whih c u d b s d a PU e i o tr one c ai g t x el n e o ma c . h mu so c o l e u e sa W r sn frwae b r o tn swi e c l tp r r

n e h e f Ke o ds: p x e i yW r e o y r sn;mo iia in;wa ebone p l u eh ne d fc t o tr r oy r t a

聚氨酯制备过程中的水性化，即以水代替有机溶剂，不仅提高了生产和施工的安全性，免了有机溶剂的可燃性和毒避性，而且减少或消除了聚氨酯使用过程中有机溶剂挥发带来的环境问题。同时，由于水性聚氨酯以水为介质，具有不燃、 气味小、不污染、节能、操作加工方便等优点，水性聚氨酯的研究日益受到人们的广泛的重视” 2。但水性聚氨酯涂膜的耐 IJ 水性和耐溶剂性较差，在一定领域的使用中受到了限制。环氧树脂具有高模量、高强度和耐化学性好、热稳定性好等优

环氧树脂用量、( c ) n一 0、 MP n一N 0: ( H) D A含量对体系耐水性、粘接性及力学性能的影响；张旭东等研究了 n一N 0) ( c :( 0、 n一 H)聚醚二元醇用量、羧基含量和中和度等因素对水分散体及涂膜的影响，未见同时对预聚体中 n一N 0)但 ( c: n一0、 ( H)小分子扩链剂、亲水扩链剂、氧树脂的用量这几环个主要条件的研究的报道。本研究采用环氧树脂作为大分子扩链剂，充分利用环氧树脂的羟基与聚氨酯预聚体中的异氰酸酯基团反应，形成交联；研究了预聚体中 n - N O) n ( C: ( H)一0和小分子扩链剂、水扩链剂、亲环氧树脂的加入量对水性聚氨酯性能的影响，合成的环氧改性水性聚氨酯树脂具

点，而且可直接参与水性聚氨酯的合成反应，而提高聚氨酯从的耐水、耐溶剂、耐热蠕变性能及拉伸强度等。瞿金清等研究了环氧树脂的环氧值及添加量对产品性能的影响，未研但究其他条件的影响；守霞等研究了环氧树脂、水扩链姜亲剂、联剂对产品性能的影响，未研究预聚体中 n一 N 0:交但 ( C ) n一 0和小分子扩链剂添加量的影响；春会等 研究了 ( H)王

有良好的耐水性。同时，在合成的过程中，引入了丙烯酸羟丙酯 ( P单体与异氰酸酯反应， H A)制备双键封端聚氨酯，所制使备的乳液含有不饱和双键，可进一步作为水性紫外光固化涂料。

关于聚氨酯合成的文献

朱黎澜等：环氧改性水性聚氨酯的合成工艺及

性能研究中，一次加入一定量的 T I D和聚醚二元醇，滴入适量催化剂二丁基二月桂酸锡，先在 4 0℃下反应 3 i, 0m n然后升温至 8 0℃,恒温反应，个预聚过程用时 2h整。

1实验部分1 1实验原料 .甲苯二异氰酸酯 ( D一 0:业品， T I 8 )工日本三菱公司；醚聚二元醇 ( E一 1 )相对分子质量为 10 0工业品，国石化 G 20: 0,中

12 2预聚体的小分子扩链 ..降温至 7 7 0~ 5℃,滴液漏斗缓慢滴加小分子扩链剂 l用， 4一丁二醇( D, B O)保持此温度反应 1h 。

上海高桥聚氨酯事业部，次使用前减压脱水；每二羟甲基丙酸( MP: D A)工业品，江西南城红都化工科技有限公司；环氧树脂 ( E一18: 2 )工业品，上海元邦树脂制造有限公司；, 14一丁二醇( D、烯酸羟丙酯 ( P、乙胺 ( E、酮、一甲基 B O)丙 H A)三 T A)丙Ⅳ吡咯烷酮 ( MP、二胺 ( D:析纯，海凌峰化学试剂 N )乙 E A)分上有限公司；丁基二月桂酸锡、羟基苯甲醚：学纯。药集二对化国团化学试剂有限公司。

1 2 3亲水扩链及采用环氧树脂扩链 . .降温至 6 5~7 c,加亲水扩链剂 D A和环氧树脂 00滴 MP(于N溶 MP中 )保温反应约 3h反应过程中可添加适量的丙，;酮以控制反应体系的黏度。

1 2 4引入不饱和丙烯酸酯类进行封端 . .降温到 6 6 C,入丙烯酸羟丙酯 ( P、 0~ 5。加 H A)适量的阻聚剂和催化剂，温反应 3h恒。

1 2合成工艺 .环氧树脂改性水性聚氨酯的合成工艺如图 l示，用所利一

12 5中和成盐 . .降温至 4 0℃,入三乙胺搅拌中和约 3 i。加 0mn 1 2 6乳化和交联 ..

N 0团和一 0基团的反应， c基 H最终合成交联结构的水性聚氨酯乳液。H o— w—— H+0 C N— N C0 o

聚醚 I二异氰酸酯

在4 O℃左右，在快速搅拌的条件下滴加适量去离子水进行乳化分散。

lDTL BD

在体系黏度下降到足够小后，可将少量 E A( D乙二胺 )溶

l一子剂 。、扩 HH链。分f+ HI

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