五邑大学 本科毕业论文

五邑大学本科毕业论文五邑大学本科毕业设计(论文)摘要本文主要针对目前市场上仍没有综合性能特别完善的聚氨酯水性涂料，单纯的水性聚氨酯在性能上还不能知足人们的需求，利用环氧树脂出色的粘接能力、高模量、高强度、优良的附着力、低收缩率和耐水、耐化学性好等优点以及丙烯酸树脂较好的耐水性、保色性、物理机械性能和耐候性能且成本低廉的特点，通过接枝共聚方式将这两种树脂引入水性聚氨酯链段中，对水性聚氨酯进行改性。文中通过以甲苯二异氰酸酯〔TDI〕、聚醚多元醇〔PPG220〕、二羟甲基丙酸(DMPA)、三羟甲基丙烷(TMP)、乙二胺(EDA)、环氧树脂〔E-44〕、2-乙烯氧甲基-2-羟甲基丁醇(TMPME)和丙烯酸(MMA、BA、AA)混合单体等为主要原料，通过自乳化法合成了以环氧树脂(E-44)改性的水性聚氨酯乳液，在环氧树脂改性水性聚氨酯的基础上，利用丙烯酸酯进一步改性。最终得到性能优良的改性聚氨酯乳液。研究了多个化学组分对乳液粘度、稳定性的影响以及对膜机械性能、耐介质性能的影响。关键词：水性聚氨酯；改性；丙烯酸酯；环氧树脂I五邑大学本科毕业设计(论文)AbstractThispapermainlydealswiththecurrentmarketisstillnothaveverysoundwaterbornepolyurethanecoatings,simplewaterbornepolyurethaneinperformancestillcannotmeetthedemandofthepeople.Theepoxyresinwhichhasoutstandingabilityofhighmodulus,highstrength,excellentadhesion,water-resistantandlowshrinkage,goodchemicalresistanceandacrylicresinhasgoodwaterresistance,color,physicalandmechanicalproperties,weather-resistantandlowcostcharacteristics.Inordertomodifytheaqueouspolyurethane,introducethetworesinstothesegmentofWPUthroughthewayofgrafting.Eventuallysuperiorperformanceofwaterbornepolyurethanehadbeengot.ThistextweusedTDI,PPG220,DMPA,TMP,EDA,E-44,TMPME,andMMA,BA,AAmixedmonomerasthemainrawmaterial,asystemofepoxyresin(E-44)Modificationofwaterbornepolyurethaneemulsionweresynthesized,andusedacrylatetomodifiedfurtherthroughself-emulsifyingonthebasisofthewaterbornepolyurethanemodifiedbyepoxy.Finallyexcellentpropertiesofmodifiedpolyurethaneemulsionhadbeengot.Examinedtheinfluenceofanumberofchemicalcompositionontheviscosityandthestabilityofemulsion.Themechanicalpropertiesandchemicalresistanceofthefilmwasinvestigatedaswell.KeywordsWaterbornepolyurethaneModificationAcrylateEpoxyresinII五邑大学本科毕业设计(论文)目录摘要····················································································································································IAbstract·············································································································································II第一章绪论(1)1.1概述(1)1.2国内外大概情况(1)1.3水性聚氨酯的分类(2)1.4水性聚氨酯的制备方法(2)1.4.1外乳化法(2)1.4.2自乳化法(2)1.4.2.1丙酮法(3)1.4.2.2预聚体分散法(3)1.4.2.3熔体分散缩合法(3)1.4.2.4酮亚胺—酮连氮法(3)1.4.2.5封端-NCO基团法(4)1.5水性聚氨酯的改性(4)1.5.1物理共混(4)1.5.2化学接枝共聚(4)1.5.2.1环氧树脂改性(5)1.5.2.2丙烯酸酯〔PA〕改性(5)1.5.2.3聚硅氧烷改性(6)1.5.2.4蓖麻油改性(6)1.5.2.5其他改性方法(7)1.6制备环氧树脂—丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液的物料(7)1.6.1多异氰酸酯(7)1.6.2多元醇(7)1.6.3催化剂(7)1.6.4亲水性扩链剂(7)1.6.5交联剂(8)1.6.6成盐剂(8)1.6.7扩链剂(8)1.6.8溶剂(8)1.6.9水(8)1.6.10改性剂(9)III五邑大学本科毕业设计(论文)1.6.10.1环氧树脂(9)1.6.10.2乙烯基单体(9)1.6.11引发剂(9)1.7水性聚氨酯涂料的应用(9)1.8本课题的研究意义(10)第二章实验部分(11)2.1实验原料(11)2.2实验设备、仪器及其他材料(12)2.3实验装置图(14)2.4环氧树脂—丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液的制备(14)2.5反响原理(14)2.5.1水性聚氨酯的合成原理(14)2.5.2环氧树脂改性原理(16)2.5.3丙烯酸酯改性原理(16)2.5.3.1链引发(16)2.5.3.2链增长(16)2.5.3.3链终止(16)2.5.3.4链转移(17)2.6分析测试(17)2.6.1异氰酸根基团的测定(17)2.6.1.12mol/L二正丁胺溶液的配制(17)2.6.1.20.5mol/L盐酸标准溶液的配制(17)2.6.1.3测定步骤(17)2.6.1.4测定原理(17)2.6.1.5计算公式(17)2.6.2酸值的测定(18)2.6.2.1测定试剂的配制(18)2.6.2.2测定步骤(18)2.6.2.3计算公式(18)2.6.3丙烯酸酯类单体转化率的测定(18)2.6.3.1测定步骤(18)2.6.3.2计算公式(19)2.7产品性能测试(19)2.7.1粘度的测定(19)2.7.2固含量的测定(19)2.7.2.1测试方法(19)IV五邑大学本科毕业设计(论文)2.7.2.2计算公式(19)2.7.3乳液离心稳定性测试(20)2.7.4涂膜的制备(20)2.7.5涂膜硬度的测定(20)2.7.6涂膜吸水率的测定(20)2.7.6.1测定步骤(20)2.7.6.2计算公式(20)第三章实验结果与讨论(21)3.1预聚反响温度确实定(21)3.2中和度确实定及中和温度确实定(21)3.3不同的-NCO/-OH摩尔比值对聚氨酯性能的影响(22)3.4乳化经过中粘度变化讨论(23)3.5DMPA的参加方式及其参加量对聚氨酯性能的影响(23)3.5.1DMPA的参加方式的讨论(23)3.5.2DMPA的参加量对聚氨酯性能的影响(23)3.6TMP含量对聚氨酯性能的影响(24)3.7环氧树脂参加量对聚氨酯性能的影响(25)3.8TMPME含量对聚氨酯性能的影响(26)3.9丙烯酸酯类单体含量对聚氨酯性能的影响(26)结论(28)致谢(29)参考文献(30)附录1美国专利翻译(31)附录2美国专利(33)V五邑大学本科毕业设计(论文)第一章绪论1.1概述聚氨基甲酸酯(Polyurethane)简称聚氨酯(PU)，是分子链中含有氨酯基(-NHCOO-)的多功能高分子合成材料。聚氨酯是一种含软段和硬段的嵌段共聚物，由于两种链段的热力学不相容性，构成了聚氨酯独特的微相分离构造，这种化学构造决定了它具有耐低温、耐磨、耐脆化、拉伸强度高、韧性、弹性好等优点[1-2]。水性聚氨酯〔WPU〕涂料具有良好的物理机械性能和优良的耐寒性。但是，由于单一PU乳液存在自增稠性差，固含量低，涂膜的耐水性差，光泽性较差，且成本较高等缺陷，因此利用环氧树脂出色的粘接能力、高模量、高强度、优良的附着力、低收缩率和耐水、耐化学性好等优点以及丙烯酸树脂较好的耐水性、保色性、物理机械性能和耐候性能且成本低廉的特点，通过接枝共聚方式将这两种树脂引入水性聚氨酯链段中，制备环氧树脂—丙烯酸树脂改性水性聚氨酯的复合乳液，使乳液兼有环氧树脂、丙烯酸树脂和聚氨酯的优良特性，且乳液成本较低，具有较好的应用前景。1.2国内外大概情况1937年，德国化学科学家OttoBayer发现了异氰酸酯与活泼氢化合物的聚合反响，进而建立了聚氨酯化学的基础[3]。1943年，原西德的P.Schlack就在乳化剂和保护体的存在下，将二异氰酸酯在剧烈搅拌下乳化于水并添加二胺，成功地研制出了水性聚氨酯。在20世纪50年代有少量水性聚氨酯的研究，如1953年Dupont公司的研究人员将端异氰酸酯基团圆氨酯预聚体的甲苯溶液分散于水，用二元胺扩链，合成了聚氨酯乳液。1967年，水性聚氨酯初次出现于美国市场，70～80年代，美、德、日等国的一些水性聚氨酯产品已从试制阶段发展为生产和应用，有多种牌号的水性聚氨酯产品供给。早期的聚氨酯乳液采用外加乳化剂、强迫乳化而成，但因存在乳化剂用量大、反响时间长以及乳化液颗粒较粗而导致的储存稳定性差、涂层物理机械性能不好等缺点。60年代初期，Dieterich等开发了自乳化法，该法制得的乳液颗粒较细且分布均匀，具有较好的储存稳定性，涂层的物理机械性能也较好，目前使用的水性PU多采用此法合成。我国水性聚氨酯的研制工作始于20世纪70年代，首先由沈阳皮革所于1976年开场研制，进入80年代以后，PU乳液的研制愈加活跃，很多单位相继开展了研制工作，如：江苏省化工