軟段改性UV固化水性聚氨酯涂料的合成與性能

鄧劍如 王祝愿++李尚鈺??

摘要：以陽(yáng)離子共聚合的方法，通過(guò)改變四氫呋喃（THF）和環(huán)氧氯丙烷（ECH）的配比，調(diào)整起始劑用量，合成出系列數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量在2 000左右的端羥基共聚醚.以此端羥基共聚醚作為軟段，合成出系列改性的水性光固化聚氨酯乳液，用FTIR驗(yàn)證產(chǎn)物結(jié)構(gòu).結(jié)果表明：隨著環(huán)氧氯丙烷配比的增加，軟段中強(qiáng)極性鹵素原子增多，乳液儲(chǔ)存穩(wěn)定性良好，固化膜的拉伸強(qiáng)度由4.6 MPa逐漸增加至6.7 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率從162%降至113%，熱穩(wěn)定性逐漸變好，當(dāng)THF和ECH的配比提高到1∶1時(shí)，5%，10%的失重溫度分別為200 ℃和275 ℃，比改性之前的5%，10%失重溫度164 ℃，220 ℃提高了36 ℃和55 ℃；涂層的附著力顯著提高至1級(jí)，硬度也有所增加，耐沖擊性能優(yōu)異.

關(guān)鍵詞：耐熱性能；UV固化水性聚氨酯；端羥基聚醚；軟段改性

中圖分類號(hào)：O 06 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

聚氨酯（PU）是一種性能優(yōu)異的聚合物材料，隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高，溶劑型聚氨酯的使用越來(lái)越受到限制，水性聚氨酯具備聚氨酯特有的優(yōu)良性能，還以其無(wú)毒、無(wú)污染、不易燃燒、成本低、環(huán)境友好等特點(diǎn)成為聚氨酯工業(yè)的新熱點(diǎn)，紫外光固化水性聚氨酯因其兼具光固化涂料和水性聚氨酯樹脂的優(yōu)點(diǎn)而受到重視，已被廣泛應(yīng)用到皮革涂飾、膠粘劑等領(lǐng)域.但水性聚氨酯依然存在附著力弱、成膜后的熱穩(wěn)定性能差、強(qiáng)度不高的缺點(diǎn)，因此水性聚氨酯的改性是水性聚氨酯研究的重要方向之一[1-3].

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外的研究者通過(guò)物理共混和化學(xué)接枝等方法來(lái)克服水性聚氨酯的缺點(diǎn)，如Mequanint和Sanderson[4]采用含磷多元醇合成了阻燃水性聚氨酯，翟金清、陳煥欽[5]用環(huán)氧E44對(duì)水性聚氨酯改性，改性后的水性聚氨酯膝膜的拉伸強(qiáng)度和硬度提高，耐溶劑性和耐水性得到了改善.

本文首先合成出一種UV固化的聚醚型水性聚氨酯涂料，然后以環(huán)氧氯丙烷（ECH）與四氫呋喃（THF）通過(guò)陽(yáng)離子共聚合的方式合成出相對(duì)分子質(zhì)量為2 000的端羥基聚醚，以此代替軟段對(duì)其改性，通過(guò)改變2種共聚物的配比調(diào)節(jié)改性程度，對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征和性能測(cè)試.

3結(jié)論

1）軟段改性可明顯改善UV固化聚氨酯涂料膜的耐熱性能，隨著改性程度的增加，熱穩(wěn)定性也逐漸變好，當(dāng)四氫呋喃（THF）與環(huán)氧氯丙烷（ECH）的比提高到1∶1時(shí)，5%，10%的失重溫度分別為200 ℃和275 ℃，比改性之前的5%，10%失重溫度164 ℃，220 ℃分別提高了36 ℃和55 ℃.

2）隨著四氫呋喃（THF）與環(huán)氧氯丙烷（ECH）配比的增大，漆膜的拉伸強(qiáng)度由4.6 MPa逐漸增加至6.7 MPa；斷裂伸長(zhǎng)率從162%降至113%.

3）在軟段中引入極性的鹵素原子后，涂料的附著力顯著提高至1級(jí)，硬度也有所增加，耐沖擊性能優(yōu)異，35%固含量的乳液儲(chǔ)存穩(wěn)定.

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