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：以陽離子共聚合的方法，通過改變四氫呋喃（THF）和環氧氯丙烷（ECH）的配比，調整起始劑用量，合成出系列數均相對分子質量在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驗證產物結構.結果表明：隨著環氧氯丙烷配比的增加，軟段中強極性鹵素原子增多，乳液儲存穩定性良好，固化膜的拉伸強度由4.6 MPa逐漸增加至6.7 MPa，斷裂伸長率從162%降至113%，熱穩定性逐漸變好，當THF和ECH的配比提高到1∶1時，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，硬度也有所增加，耐沖擊性能優異.

關鍵詞：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：O 06 文獻標識碼：A

聚氨酯（PU）是一種性能優異的聚合物材料，隨著人們環保意識的提高，溶劑型聚氨酯的使用越來越受到限制，水性聚氨酯具備聚氨酯特有的優良性能，還以其無毒、無污染、不易燃燒、成本低、環境友好等特點成為聚氨酯工業的新熱點，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點而受到重視，已被廣泛應用到皮革涂飾、膠粘劑等領域.但水性聚氨酯依然存在附著力弱、成膜后的熱穩定性能差、強度不高的缺點，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，國內外的研究者通過物理共混和化學接枝等方法來克服水性聚氨酯的缺點，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]用環氧E44對水性聚氨酯改性，改性后的水性聚氨酯膝膜的拉伸強度和硬度提高，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，然后以環氧氯丙烷（ECH）與四氫呋喃（THF）通過陽離子共聚合的方式合成出相對分子質量為2 000的端羥基聚醚，以此代替軟段對其改性，通過改變2種共聚物的配比調節改性程度，對產物進行結構表征和性能測試.

3結論

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，熱穩定性也逐漸變好，當四氫呋喃（THF）與環氧氯丙烷（ECH）的比提高到1∶1時，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）與環氧氯丙烷（ECH）配比的增大，漆膜的拉伸強度由4.6 MPa逐漸增加至6.7 MPa；斷裂伸長率從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，硬度也有所增加，耐沖擊性能優異，35%固含量的乳液儲存穩定.

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