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UV涂料中丙烯酸聚酯的合成及清洁生产工艺研究

作　者: 林菡
导　师: 曾光明；单文伟
学　校: 湖南大学
专　业: 环境科学
关键词: 清洁生产紫外光固化涂料丙烯酸树脂 TGIC
分类号: TQ630
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

紫外光固化(UV)涂料是20世纪80年代兴起的一类新型涂料。其对人体无刺激,不含挥发性溶剂,价格低廉,固化速度快,同时具有成膜剂和稀释剂的功能,而且固化温度低,对于热敏性材料(如木制品、纸制品、食品等)的涂饰十分有效。UV固化体系的主要成分包括齐聚物、单体和光引发剂。其中的单体又称为活性稀释剂或多官能丙烯酸酯,是UV固化配方中极为重要的组成部分,因为它们不仅调节粘度而且是成膜物质,对涂层的最终性能有显著影响,其活性、官能度和收缩率是决定涂层特性(如固化速度、柔顺性、硬度等)的主要因素。不饱和光敏树脂是制备紫外光固化粉末涂料的主要原材料。目前,普遍采用的是不饱和聚酯树脂、氨基甲酸酯丙烯酸酯、不饱和乙烯基醚类树脂。丙烯酸树脂涂料是由丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯以及其他烯属单体共聚制成的树脂所组成,属一类高装饰性涂料。其涂层光亮丰满、色泽鲜艳,具有优异的保光、保色、耐候、耐热、耐腐蚀性等特点,因此,丙烯酸酯树脂是作户外用涂层材料的理想成膜物,被广泛的用于飞机、汽车、仪器设备、建筑、家用电器、道路桥梁、纺织、食品器皿等领域。根据UV涂料行业清洁生产的要求,合成了新型的丙烯酸酯类UV涂料单体,并通过实验逐步确定了最佳的工艺条件,在此基础上引入环氧树脂对之进行改性,使之具有更多的优点及性能,为工业生产提供了更多的实验依据,为紫外光固化涂料行业实现清洁生产奠定了理论基础,提供了技术支持。通过改进TGIC传统的生产工艺:用干燥取代了传统的脱水方法,从根本上减少脱水过程中产生的污水;选用高效的催化剂及阻聚剂,大大提高了产品的收率;采用减压分馏等方法分离产物,减少了产物分离过程中产物的损失及污染;并根据实际的工业生产情况,解决了TGIC生产过程中母液的排放问题,回收母液并转化为新型的光固化涂料,减少成本,增加企业的收益,实现了清洁生产。

全文目录

摘要  9-10
Abstract  10-15
第1章绪论  15-44
  1.1 清洁生产概念  15-20
    1.1.1 清洁生产的由来  15-16
    1.1.2 清洁生产的定义  16-17
    1.1.3 清洁生产的内容  17-18
    1.1.4 清洁生产的目标  18
    1.1.5 大力推行清洁生产的必要性  18
    1.1.6 清洁生产的途径  18-19
    1.1.7 中国的清洁生产发展及现状  19-20
  1.2 涂料行业  20-27
    1.2.1 涂料行业现状  20-21
    1.2.2 涂料行业的发展状况  21-22
    1.2.3 涂料行业存在的问题  22-23
    1.2.4 紫外光固化涂料  23-24
    1.2.5 粉末涂料  24-25
    1.2.6 水性涂料  25-26
    1.2.7 高固体份涂料  26-27
  1.3 紫外光固化涂料  27-35
    1.3.1 紫外光涂料的固化机理  27-28
    1.3.2 紫外光固化的工艺特点  28-30
    1.3.3 紫外光固化涂料的组成  30-31
    1.3.4 氧的抑制作用及其克服方法  31-33
    1.3.5 紫外光固化涂料的发展动态  33-34
    1.3.6 紫外光固化涂料的应用领域  34
    1.3.7 结语  34-35
  1.4 丙烯酸聚酯树酯  35-44
    1.4.1 丙烯酸树脂的发展  35-37
    1.4.2 水性丙烯酸树脂  37-39
    1.4.3 丙烯酸酯类涂料的改性  39-40
    1.4.4 UV 固化粉末涂料用丙烯酸聚酯  40-44
第2章丙烯酸羟乙酯基羟氯丙基顺丁烯二酸酯的合成  44-50
  2.1 前言  44-45
    2.1.1 研究背景  44
    2.1.2 国内外情况  44-45
    2.1.3 研究方法  45
  2.2 实验部分  45-46
    2.2.1 实验仪器和试剂  45
    2.2.2 实验步骤  45-46
  2.3 结果与讨论  46-49
    2.3.1 反应物配比对最终产物的酸值的影响  46
    2.3.2 催化剂用量对最终产物的酸值的影响  46-47
    2.3.3 反应时间对最终产物的酸值的影响  47-48
    2.3.4 反应温度对最终产物的酸值的影响  48-49
      2.3.4.1 第一步反应温度对最终产物的酸值的影响  48
      2.3.4.2 第二步反应温度对最终产物的酸值的影响  48-49
  2.4 结论  49-50
第3章聚酯改性丙烯酸环氧树脂的合成研究  50-57
  3.1 前言  50-51
    3.1.1 研究背景  50
    3.1.2 国内外研究情况  50
    3.1.3 研究方法  50-51
  3.2 试验及结果的分析与讨论  51-52
    3.2.1 实验仪器和试剂  51
    3.2.2 实验步骤  51-52
  3.3 结果与讨论  52-56
    3.3.1 催化剂的用量的影响  52
    3.3.2 反应物配比的影响  52-53
    3.3.3 第一步反应温度的影响  53-54
    3.3.4 第一步反应时间的影响  54
    3.3.5 第二步反应时间的影响  54-56
  3.4 结论  56-57
第4章三（环氧丙基）异氰尿酸酯清洁生产工艺  57-69
  4.1 前言  57-58
    4.1.1 课题背景及目的  57
    4.1.2 国内外研究状况  57
    4.1.3 课题研究方法  57-58
    4.1.4 论文构成及研究内容  58
  4.2 实验及结果的分析与讨论  58-60
    4.2.1 实验试剂与仪器  58
    4.2.2 实验流程  58-60
  4.3 实验结果  60-67
    4.3.1 催化剂种类的影响  60-61
    4.3.2 反应物配比的影响  61-62
    4.3.3 催化剂用量的影响  62-63
    4.3.4 第一步反应温度的影响  63-64
    4.3.5 第一步反应时间的影响  64
    4.3.6 第一步反应产物保存性实验  64-65
    4.3.7 第二步反应温度、真空度的影响  65-66
    4.3.8 第二步反应时间的影响  66
    4.3.9 操作稳定性放大实验  66-67
  4.4 补充说明  67-68
  4.5 结论  68-69
第5章三（环氧丙基）异氰尿酸丙烯酸酯的合成方法  69-80
  5.1 前言  69-70
    5.1.1 合成新型丙烯酸光敏树脂类型确定  69
    5.1.2 研究内容  69-70
  5.2 实验部分  70-71
    5.2.1 反应原理  70
    5.2.2 实验仪器与试剂  70
    5.2.3 实验操作步骤  70-71
    5.2.4 性能测试指标  71
  5.3 结果与讨论  71-79
    5.3.1 三（环氧丙基）异氰尿酸酯与丙烯酸配比的影响  71
    5.3.2 阻聚剂筛选  71-72
    5.3.3 催化剂筛选  72
    5.3.4 酯化温度对反应过程的影响  72-73
    5.3.5 反应时间对反应过程的影响  73
    5.3.6 反应动力学参数的确定  73-76
    5.3.7 三（环氧丙基）异氰尿酸甲基丙烯酸酯合成试验  76
    5.3.8 扩大小试  76-77
    5.3.9 三（环氧丙基）异氰尿酸丙烯酸酯的应用研究  77-79
  5.4 结论  79-80
第6章 TGIC 清洁生产中母液的回收利用  80-88
  6.1 前言  80-83
  6.2 实验部分  83-84
    6.2.1 反应原理  83
    6.2.2 实验仪器与试剂  83
    6.2.3 实验操作步骤  83-84
  6.3 结果与讨论  84-87
    6.3.1 反应物配比的影响  84-85
    6.3.2 原料加入方式的影响  85
    6.3.3 反应温度的影响  85-86
    6.3.4 剩余环氧的中和  86-87
  6.4 结论  87-88
第7章羟基丙烯酸酯醚化甘油环缩甲醛的清洁生产  88-96
  7.1 研究简介  88
  7.2 文献资料  88-90
  7.3 实验存在的问题及改进方法  90
  7.4 实验原理及结果分析  90-93
    7.4.1 实验部分  90-91
    7.4.2 实验结果及分析  91-93
  7.5 中试研究  93
  7.6 结论  93-94
  7.7 涂料中剩余甲醛的控制  94-96
结论  96-97
参考文献  97-103
致谢  103-104
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文及专利  104-105
附录B 酸价测定  105-106
附录C 环氧值测定方法  106-107
附录D 试剂的配置  107

UV涂料中丙烯酸聚酯的合成及清洁生产工艺研究

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