单组分热固化聚氨酯涂料的合成及性能研究

表 ２ 聚醚 多元醇 平均相对分子质量对涂膜性 能的影响
柔 韧性按 Ｇ ／ ７ １ ３测定 ； 冲击性按 Ｇ ／ Ｂ Ｔｌ３ —９ 耐 Ｂ Ｔ １３ —９ ７ ２ ３测定 ； 着力 按 Ｇ ／ ７０ ９测 定 ； 附 Ｂ Ｔ １２ —７ 硬 度 按 Ｇ ／ ７ ０ ３测 定 ； Ｂ Ｔ１３ —９ 粘度 按 Ｇ ／ ７ ３ １９ Ｂ Ｔ １２ － ９ ３
膜 性 能 良好 ， 料 贮存稳 定 性好 ， 用方便 。 涂 使 关键 词 ：单组 分 聚氨 酯涂料 ； 端 ； 固性 封 热 中图分 类号 ： Ｑ ６ Ｔ ３ 文献 标 识码 ： Ａ 文 章编 号 ： ０ ５—１０ （ ０ ２ ０ ０ ２ ０ １０ ９ ２ ２ １ ） ４— ０ ３— ４ 本 实验 以不 同相 对 分 子质 量 的 聚 醚多 元 醇 、 甲
聚氨酯工业
第２ ７卷
表 １ 预 聚体 中 Ｎ Ｏ 含 量 对 涂膜 的性 能 影 响 Ｃ
州 市 统 富 机 电设 备 有 限 公 司 ； 示 扫 描 量 热 仪 ， 差
Ｑ １０型 ， 国 （ Ａ） 司 ； 相 差 热 天 平 ， Ｔ ２ ２０ 美 Ｔ 公 微 ＷＣ ２
型 ， 京光 学仪器 厂 ； ＿ ， 圳 市 鼎 鑫 宜 实验 设 北 涂 ４杯 深
固化 ， 因此 存在 固化 速度 慢 的 问题 ， 足 不 了工业 连 满
苯 二 异氰 酸 酯 （ Ｄ一０ 合 成 聚 氨 酯 预 聚 体 并 用 苯 ＴＩ ） ８
酚封 闭 ， 以新 型２ ２． 氯－ ， 二 甲基 － ， 二 氨基 ， 二 ３ ３一 ４ ４一 二 苯基 甲烷 扩链 合成 了一 种单 组分 热 固化 聚氨 酯涂 料 ， 涂料 固化 速度 快 ， 该 漆膜 具 有 较 高 的强 度 、 弹性 和柔 韧 性 ， 用 温度 范 围宽 ， 应 适用 于金 属板 材及 漆包
平 均相 对分 子质 量增 大 ， 料分 子 中软链 段含 量 增 涂 加 ， 此 对 涂 膜 冲击 强 度 、 韧 性 无 明 显 影 响 ； 因 柔 经 ５ 的盐酸 溶液 浸泡 后 涂 膜 不 起 泡 ， 脱 落 ， 酸性 ％ 不 耐 较好 。因此 ， 聚醚多 元 醇 选 择平 均 相 对 分 子 质 量 为
定 的扩链 系数 加 人 计 量 好 的新 型 扩链 剂 ２２一 ， 二
氯－ ， 二 甲基 － ４一 氨基 二 苯基 甲烷 ， 助 剂混 ３ ３－ ４， 二 与
合均 匀后 得单 组分 热 固化 聚 氨酯涂 料 。
１２ ２ 涂 膜 的制备 ．．
将所 得 涂 料 用 线 棒 涂 膜 器 涂 到 １ ０ ｍｍ ｘ ５ １０ ｍ ０ ｍ×１ ｍ 的马 口铁 板上 ， ０ 涂层 厚度 约为 １ ８— ２ ｍ， １０～１０℃加 热 ４ ０ 于 ６ ９ ０～６ 干燥 后 制得 涂 ０ｓ 膜， 以备 进行 性能 测试 。
摘 要 ：以不 同相 对分 子质 量 聚醚 多元 醇 、 甲苯 二 畀 氰 酸 酯 、 苯酚 、 ， ＇ 氯 ， 二 甲基－ ４一 ２２－ 二 ３ ３． ４， 二
氨基 二 苯基 甲烷 等 为主要 原料 合成 了单组 分热 固化 聚氨 酯涂 料 ， 论 了不 同游 离 Ｎ Ｏ含 量 、 醚 讨 Ｃ 聚 多元 醇 平均相 对 分子 质量 、 扩链 系数 对 涂膜 的 附 着力 、 击 强度 、 冲 柔韧 性 、 硬度 、 酸性 、 热 性 、 耐 耐 耐 低 温性等 各 项性 能 的影响 ， 同时研 究 了所合 成 涂料 的 贮存 稳 定性 。结 果表 明 ， 离 Ｎ Ｏ质 量 分数 游 Ｃ 在 ５ 一 ％ 、 醚 多元 醇 平均 相 对 分子 质 量在 ６０～７０ 扩链 系数 在 ０８ ０ ９ ％ ６ 聚 ０ ０、 ．５— ．０之 间 时 ， 制得 涂
６ ０～ ０ ０ ７ ０之 间较宜 。
预 聚体 中 Ｎ Ｏ含量 不 同 ， Ｃ 涂膜 的氢 键 密度 和交
联度也 相应改变 ， 而对于涂膜 的各项性 能都有 较 大 从 的影 响 ， 聚醚平 均相对分 子质量为 ８０ 扩链 系数 为 在 ０， ０８ ．５的条件 下 ， 聚体 中 Ｎ Ｏ含量 对涂 膜 性能 影 响 预 Ｃ
于 ２ 下浸泡 ５ｄ ３ 。
２ 结 果与讨论
由表 ２可 见 ， 着 聚醚 平 均 相对 分 子 质量 的增 随 大， 涂膜 中对 于基 材 有 吸 附作 用 的氨 基 甲酸酯 基 团
２ １ 预聚体 中 ＮＣ ． Ｏ含 量对 涂膜性 能的影响
量 有所 减少 ， 从而 物理 吸 附点减少 ， 价力 降低 。 因 次 此 涂膜 的 附着力有 所 降低 ， 膜 硬度减 小 ； 涂 随着 聚醚
氯＿， 甲基 ４， 氨基 二 苯基 甲烷 ， 业 级 ， ３３． 二 ４． 二 工 吴
江汇丰科技股份 有 限公 司。
冲击试 验器 ， Ｃ一２ Ｑ Ｊ１０型 ， 州 市伟 业 涂料 机 械 常 厂 ； 着力 测 试 仪 ， Ｆ ． 型 ， 州 市统 富 机 电设 备 附 Ｑ ＺＩ Ｉ 广
见表 １ 。
由表 １ 可见 ， 随着预聚体中 Ｎ Ｏ含量的增大 ， Ｃ 涂
膜 的附着力 、 冲击性能 降低 ， 耐 但硬 度逐渐 增大 ， 原 其
因是 随着涂 料 中游 离 Ｎ Ｏ含 量 不断 增 大 ， 膜 中硬 Ｃ 涂
２ ３ 不 同扩链 系数对 涂膜 性 能的影 响 ．
本实验选 取预 聚体 Ｎ Ｏ质量 分数 为 ６ 。采 用 Ｃ ％
２１ ０ ２年第 ２ ７卷 第 ４期
２ ２． １ ２ ． ０１ Ｖｏ ． ７ Ｎｏ ４
聚 氨 酯 工 业
Ｐ Ｌ ０ ＹＵＲＥ ＨＡ ＮＤＵ Ｔ Ｔ ＮＥ Ｉ Ｓ ＲＹ
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２３ ・
单 组 分 热 固化 聚 氨 酯 涂 料 的 合 成 及 性 能 研 究
李 晓云 姚建 春 孙 振荣 李 万捷 ｈ （． １ 太原理 工 大 学化 学化 工学 院 ０ ０ ２ ） ２ 吴江 市汇 丰材料 科技 股份 有 限公 司 苏州 ２ ５ ０ ） ３０４ （ ． １２ ０
１ ２ ３ 涂 膜 性能测 试 ．．
醚多元醇的相对分子质量越大 ， 制得 的聚氨酯产物 的软 段就 越长 。硬 段和软 段在 大分 子 中所 占的 比例 不 同 ， 终决 定 了涂 膜 的性 能 ＿ ， 预 聚体 中 Ｎ Ｏ 最 ９在 Ｊ Ｃ
质 量分 数 为 ５ ， 链 系数 为 ０ ８ ％ 扩 ． ５的 条件 下 ， 究 研 了不 同平 均 相对分 子质 量 聚醚多 元醇 对涂 膜性 能影 响， 结果 见 表 ２ 。
聚氨 酯树 脂 涂料 防水 和力 学 性 能 优 异 ， 固化 后
涂 膜具 有 耐 磨 性 、 腐 蚀 性 、 候 性 良好 以及 硬 度 耐 耐 大、 弹性 高 等 优 点 ＿ ３， 此 在 交 通 、 筑 、 用 电 １ ］因 － 建 家 器 、 器仪 表 、 仪 木器 家俱 、 涂料 、 粘剂 、 胶 弹性体 、 沫 泡 材 料 、 革 制 品 、 属及 塑料 制 品等 多个 领域得 到 了 皮 金 广 泛 的应 用 。 聚 氨 酯树 脂 涂 料 可 分 为双 组 分 与 单组 分 两 种 ， 双组 分涂 料 生产 工 艺 简 单 ， 使 用 时存 在一 定 的不 但 足， 如两 组分 比例 不 准 确 或 双 组 分 搅 拌不 均 匀 时其 性能 达不 到 指标要 求 ， 外 遇 湿 气 容 易发 泡 导 致 涂 另 料 性 能变 差 。而单 组分 聚 氨酯 涂料则 省 去 了施 工前 的 配 料 工 序 ， 会 发 生 计 量 差 错 ， 用 操 作 简 不 使 便 。但 目前 应 用 的单组 分 聚氨 酯涂 料 多 为 常温
线 的高 温快 速连续 化涂 层作 业等 。
１ 实验 部分 １ １ 主 要原料 及仪 器 ．
聚醚多元 醇 （ ２ ４ Ｎ １ ） 工 业 级 ， Ｎ ０ 、２０ ， 天津 石 化 公
司第三分 厂 ；Ｄ ． ， Ｔ Ｉ ０ 工业 级 ， ８ 太原 南 星集 团 ； 苯酚 ， 分
析纯 ， 天津市 天力 化学 试剂 有 限公 司 ； 二月 桂 酸二 丁
２ ２一 氯一 ， － 甲基＿ ， 氨 基二 苯 基 甲烷 为扩 ， 二 ３３ 二 ４ ４一 二 链剂 ， 聚醚多元 醇 平均 相 对分 子 质量 为 ７０条件 下 ， ０
链 段含量增 多 ， 脆性增 大 ， 而 附着 力 、 冲击性 能降 从 耐
低； 同时涂膜 的交联度增 大 ， 氢键密度增 大 ， 涂膜硬度
科学 仪器 有 限公 司 ； 涂膜 摆式 硬度 计 ，Ｂ ．１型 ， Ｑ Ｙ１ 广
通 讯联系人 ： 李万捷 ， 士 ， 博 教授 ， 主要 从事 功能 高 分子 材料 的合 成 与应用 研究 。基金 项 目： 山西省科 技 厅 资助项 目
（０ ８ ７ ０ ３ 。 ２ ００ ２４ ）
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２ ・ ４
第 ４期
李 晓云 ， ・ 等 单组 分热固化聚氨酯涂料 的合成及性能研究
・ ５・ ２
研究 了扩链 系数对涂膜性 能 的影 响 ， 结果见表 ３ 。
表 ３ 不 同 扩 链 系数 下 涂 膜 的性 能 比 较
性 。物理 稳定 性是 指涂 料在贮 存 过程 中发生 沉淀 分 层 的现象 ， 学稳 定 性 是 指涂 料 在存 储 时 跟 空气 中 化
备有 限公 司 。 １ ２ 涂料ห้องสมุดไป่ตู้的制 备与涂 膜性 能测试 ．
１２ １ 涂 料的合 成 ．．
将一 定量 聚 醚 多元 醇 加 入 反 应 器 中 ，２ Ｃ下 １０ ｏ
抽 真空脱 水 ２ｈ 与适 量 Ｔ Ｉ ０于 ７ ８ ， Ｄ一 ８ ０～ ０℃ 下反 应 ２５ｈ合 成 预 聚体 ； 二 正 丁胺 法 测 定 游离 Ｎ Ｏ含 ． 用 Ｃ
基锡 ， 化学纯 ， 天津市瑞金特 化学 品有 限公 司 ；， 二 ２ ２一
续 化涂 覆操 作要 求 。也有 报 导在 高温 下 固化 的 聚氨 酯烘 烤 漆 ， 多 为 添加 其 它 树 脂 对 聚 氨 酯 进 行 改性 但
或者 封 闭异 氰酸 酯 单 体 产 物 的 固化 ， 目前对 于 预 聚
增 大 ； 膜 在 ５ 的 盐 酸 溶 液 中浸 泡 ， 起 泡 不 脱 涂 ％ 不
落 ， 明涂膜 耐 酸性 较 好 ， 说 比较 合 适 的预 聚体 Ｎ Ｏ Ｃ
质量分 数在 ５ 一 ％之 间 。 ％ ６ ２ ２ 多元醇 相对 分子 质量 对涂 膜性 能 的影响 ． 聚氨 酯 分 子链 中 的软段 是 由多元 醇 构 成 的 ， 聚
量 之后 ， 加入 计量 好 的苯 酚 和催 化 剂 二 月桂 酸 二 丁 基 锡对 预 聚 体进 行 封 闭 ， 制 ／ Ｎ Ｏ）： （ Ｈ）＝ 控 ７ Ｃ ， （ ｎＯ １ １２ 催化 剂用 量为 总质 量分 数 的 ０ ３ ％ ； ：． ， ． ５ 然后 按
一
注： 涂膜 厚 度 为 １ ８～２ ｍ， 端率 为 ８ ％ 一 １ （ 同） ０ 封 ９ ９％ 下 。
测定； Ｓ Ｎ Ｄ Ｃ： 气 氛 ， 量 为 ３ Ｌ ｍｉ， 温 速 率 流 ５ｍ ／ ｎ 升
５ｏ／ ｎ 温 度 范 围 一８ Ｃ ｍｉ， ０～３０ ℃ ； Ｇ： 样 为 ４～ ０ Ｔ 试
１ ｇＮ 气 氛 ， 流 量 为 ８ Ｌ ｍｉ， 试 范 围 ０～ ０ｍ ， 气 ０ｍ ／ ｎ 测 ９０ｃ 升温速 率 １ ／ ｉ； 酸性 ： ５ ０ Ｃ， ０ｏ ｍｎ耐 Ｃ 用 ％盐酸溶 液
有 限公 司 ； 韧性 测定 器 ， Ｔ ．７ １型 ， 海 沪粤 明 柔 Ｑ Ｘ １３ 上
体封 端 型单组 分 聚 氨 酯 涂料 相 关 研 究 较 少 ， 尤其 是
以新 型 ２， 二 氯一 ， 二 甲基 ＿ ， 二 氨 基 二 苯 基 ２－ ３ ３一 ４ ４一
甲烷 为扩链 剂 的研 究未 见 报导 。