桐油改性水性聚氨酯及其在油墨中的应用研究

目录

摘要.............................................................................................................................. I ABSTRACT .................................................................................................................. II 目录............................................................................................................................ I V 第一章绪论. (1)

1.1 水性聚氨酯简介 (1)

1.1.1 水性聚氨酯的分类 (1)

1.1.2 水性聚氨酯合成的基本原料 (2)

1.1.3 水性聚氨酯的制备方法 (3)

1.2 水性聚氨酯结构与性能关系 (5)

1.2.1 硬段对水性聚氨酯性能的影响 (5)

1.2.2 软段对水性聚氨酯性能的影响 (6)

1.3 国内外水性聚氨酯改性研究进展 (6)

1.3.1 丙烯酸酯类改性水性聚氨酯 (6)

1.3.2 有机硅改性水性聚氨酯 (7)

1.3.3 环氧树脂改性水性聚氨酯 (8)

1.3.4 纳米粒子改性水性聚氨酯 (8)

1.4 天然植物油改性水性聚氨酯 (9)

1.4.1植物油以及桐油简介 (9)

1.4.2 桐油改性水性聚氨酯 (10)

1.4.3 蓖麻油改性水性聚氨酯 (11)

IV

1.4.4 亚麻油改性水性聚氨酯 (11)

1.5 水性聚氨酯及其水性油墨简介 (12)

1.5.1 水性油墨 (12)

1.5.2 水性聚氨酯油墨的制备 (13)

1.5.3 水性聚氨酯油墨的发展 (14)

1.6 课题研究的目的意义以及内容 (14)

1.6.1 课题研究的目的以及意义 (14)

1.6.2 课题研究的内容 (15)

第二章桐油基二元醇的制备与表征 (16)

2.1 实验部分 (16)

2.1.1 实验原料与试剂 (16)

2.1.2 实验仪器与设备 (16)

2.1.3 桐油基二元醇的合成与提纯 (17)

2.1.4 表征与测试 (18)

2.2 结果与讨论 (19)

2.2.1 产物结构的表征 (19)

2.2.2 反应条件对桐油酯交换反应的影响 (22)

2.2.3 最佳反应条件下产物的羟值测定 (26)

2.3 结论 (26)

第三章桐油改性水性聚氨酯的制备及其性能研究 (27)

3.1 实验部分 (27)

3.1.1 实验原料 (27)

V

3.1.3 桐油基水性聚氨酯的制备 (28)

3.1.4 水性聚氨酯固化膜的制备 (29)

3.1.5 表征与测试 (30)

3.2 结果与讨论 (31)

3.2.1 红外光谱分析 (31)

3.2.2 桐油基二元醇含量对水性聚氨酯性能的影响 (32)

3.2.3 POL含量对水性聚氨酯性能的影响 (37)

3.2.4 DMPA含量对水性聚氨酯性能的影响 (39)

3.2.5 中和度对水性聚氨酯乳液性能的影响 (42)

3.2.6 水性聚氨酯流变性能研究 (43)

3.3 本章小结 (45)

第四章桐油基水性聚氨酯在水性油墨中的应用研究 (46)

4.1 实验部分 (46)

4.1.1 实验原料 (46)

4.1.2 实验仪器与设备 (46)

4.1.3 水性油墨的制备 (47)

4.1.4 水性油墨凹印制样 (47)

4.1.5 表征与测试 (47)

4.2 结果与讨论 (48)

4.2.1 油墨的细度 (49)

4.2.2 水性油墨的流变性 (49)

VI

4.2.4 水性油墨的贮存稳定性 (51)

4.2.5 水性油墨的初干性 (51)

4.2.6 水性油墨的光泽度 (51)

4.2.7 自制凹印水性油墨的性能 (52)

4.3 本章小结 (52)

第五章结论与展望 (54)

5.1结论 (54)

5.2 展望 (54)

参考文献 (56)

攻读学位期间主要的研究成果 (62)

致谢 (63)

VII

硕士学位论文

1

第一章 绪论

1.1 水性聚氨酯简介

聚氨酯（PU ）是由二元或多元异氰酸酯与含有两个或以上的活泼氢化合物通过逐步聚合反应而形成的。通常聚氨酯分子中的结构单元并非完全是氨基甲酸酯，而是指分子结构中含有相当数量的氨基甲酸酯键[1]： C O N

O R *H

*

水性聚氨酯是以水为溶剂或分散剂代替有机溶剂的聚氨酯体系。水性聚氨酯由于其以水为溶剂，因而不含或少含挥发性有机化合物(VOC)，具有无毒、环保、清洁、气味小、不易燃、价格低廉等优点，从而广泛地应用于涂料领域、胶黏剂或者油墨等多个化工领域中，同时在建筑、家具、纺织、印刷与包装、汽车、皮革等行业得到了普遍的使用[2]。

1.1.1 水性聚氨酯的分类

水性聚氨酯的类型与产品多种多样，因而分类方式也有所不同，有多种分类方式，但它们之间并没有严格的区别。

通常按其外观分为乳液型水性聚氨酯、分散型水性聚氨酯、水溶型水性聚氨酯三类[3]。如表1-1所示。

表1-1 水性聚氨酯的不同形态

Tab.1-1 Different forms of waterborne polyurethane

性能

乳液型 分散型 水溶型 外观状态

半透明乳白 透明 透明泛蓝光 粒径/nm

大于100 1-100 小于1 稳定性

一般 较好 很好 分子量

大于5000 数千到20万 1000-10000

按水性聚氨酯合成的基本原料分：按二元醇类型可分为聚醚型、聚酯型及聚烯烃型等。按异氰酸酯的不同可以分为脂肪族异氰酸酯型、芳香族异氰酸酯型以及脂环族异氰酸酯型水性聚氨酯等[ 4,5]。

按亲水基团的性质分：可以将水性聚氨酯分为离子型水性聚氨酯以及非离子