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聚酯树脂的研究开发至今已有超过70年的历史,具有不同性能特点的聚酯相继被应用于生产生活的各个领域,其中,端羟基聚酯作为水性聚氨酯原料的重要来源之一,在水性聚氨酯领域的应用始于20世纪70年代。与聚醚型单组分水性聚氨酯制备的涂层相比,聚酯型单组分水性聚氨酯涂层具有光泽度高、附着力强、饱满度高、耐冲击性优良等特点。此外,双组分水性聚氨酯用水性聚酯的研究与开发日益成为热点,由水性聚酯作为多元醇组分配制的涂料具有良好的环保效益,其出色的涂膜性能尤其适用于金属及木器表面的保护和装饰,但由于聚酯易水解,其应用受到一定限制。本文拟采用自制的端羟基聚酯做原料,制备性能优异、贮存稳定的聚酯型单组分水性聚氨酯乳液。同时,合成一种双组分水性聚氨酯用羧基型水性聚酯,深入探索其合成工艺及其贮存稳定性的影响因素,并考察水性聚酯与固化剂复配成膜后的各项性能。
本文首先选用新戊二醇(NPG)、一缩二乙二醇(DEG)与己二酸(AA)合成一种聚酯二元醇,通过考察催化剂、温度、时间、-OH/-COOH摩尔比等条件得到优化的合成工艺,随后将自制聚酯作为多羟基组分,制备聚酯型单组分水性聚氨酯乳液。实验考察了-NCO/-OH摩尔比、二羟甲基丙酸(DMPA)加料方式及用量、催化剂用量、中和剂与中和度等因素对乳液及其涂膜性能的影响,发现当初聚阶段n(-NCO)/n(-OH)=2.2,总n(-NCO)/n(-OH)=1.1,DMPA的用量为5.5%、催化剂用量为0.03%,中和剂选用KOH溶液且中和度为90%左右时,得到的乳液外观较好,贮存稳定性优异。
双组分水性聚氨酯用水性聚酯的合成,本文以DMPA作为水性功能单体,首先研究了不同类型的多元醇和多元酸对合成水性聚酯的影响,确定四氢苯酐( THPA)、间苯二甲酸(IPA)、AA三者组成复合多元酸体系,NPG、三羟甲基丙烷(TMP)、DMPA组成多元醇体系;实验考察了多种催化剂的影响后发现,有机锡类催化剂效果最好;实验研究发现:当DMPA用量为6%~8%,IPA用量为3%~5%,使用质量比为7:3的二乙二醇乙醚醋酸酯(DGME)和120#溶剂油复合助溶剂体系,以二甲基乙醇胺(DMEA)作为中和剂、中和度为95%时可以得到贮存稳定的羧基型水性聚酯,该聚酯能够与亲水改性异氰酸酯固化剂良好互溶,复配后得到的涂膜具有硬度高、光泽度高、附着力强、耐水性好、热稳定性优异等性能。