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环氧树脂/聚氨酯型UV固化粉末涂料的合成及性能研究

作　者: 刘宁
导　师: 刘治猛；贾德民
学　校: 华南理工大学
专　业: 材料学
关键词: UV固化多官能度环氧丙烯酸酯粉末涂料超支化合成
分类号: TQ630.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

紫外光(UV)固化粉末涂料是一种无溶剂、能耗低、固化温度低、固化速度快、生产效率高的新型环保型涂料。其综合了传统粉末涂料和辐射固化技术诸多优点,是涂料工业的前瞻性产品。本文用环氧树脂604、环氧氯丙烷、丙烯酸、四甲基氯化铵、四丁基溴化铵、氢氧化钠等合成出环氧值为0.23的多官能度环氧树脂,再与丙烯酸反应进而制得多官能度环氧丙烯酸酯,并研究了反应温度及催化剂种类等对合成多官能度环氧丙烯酸酯的影响。。用三羟甲基氨基甲烷与顺丁酸酐反应合成出超支化聚酯,然后与甲苯-2、4二异氰酸酯、丙烯酸羟乙酯、二月桂酸二丁基锡等合成出超支化聚氨酯。将合成的两种树脂按一定配比制成熔融温度低、流平性、储存稳定好的光固化粉末涂料的基体树脂,使制得的光固化粉末涂料的熔融温度进一步降低,固化时间也缩短,使得粉末涂料在热敏性基材上的应用成为可能。利用红外光谱和氢核磁共振波谱对合成出的多官能度环氧丙烯酸酯和超支化聚氨酯进行分析,与设想结构相吻合。对不同引发剂及引发体系进行了研究,考察不同引发剂及引发体系对固化性能的影响。对不同引发剂固化后涂膜的热稳定性进行探讨,发现光引发剂TPO和TPO/651引发固化的涂膜具有较好的热稳定性,起始分解温度分别是331℃和293℃。对制得的光固化粉末涂料组分配比进行正交实验分析,各配方经红外流平和紫外灯固化成膜,应用涂膜铅笔硬度测试、涂膜抗冲击性测试和附着力测试等检测方法对涂膜进行了固化性能分析。用多指标试验分析综合评分方法进行评分,得出较优的UV固化粉末涂料配方。对光固化粉末涂料的物理机械性能和耐化学药品性能进行了分析,完全可以满足涂料使用要求,并与热固性粉末涂料和UV液态涂料涂膜性能进行了比较,探讨了其工业化应用前景。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-12
第一章绪论  12-29
  1.1 引言  12-13
  1.2 紫外固化技术  13-14
    1.2.1 光化学基础  13-14
    1.2.2 紫外光固化机理  14
  1.3 光敏树脂  14-17
    1.3.1 自由基类树脂  15-17
    1.3.2 阳离子树脂  17
  1.4 光引发剂  17-23
    1.4.1 自由基光引发剂  18-20
    1.4.2 阳离子光引发剂  20-22
    1.4.3 高分子光引发体系  22-23
    1.4.4 复合引发体系  23
    1.4.5 光敏助剂  23
  1.5 光固化影响因素  23-25
    1.5.1 光源  23-24
    1.5.2 光引发剂/光敏剂和膜厚度的关系  24
    1.5.3 周围氛围  24
    1.5.4 基材  24-25
    1.5.5 温度  25
  1.6 紫外光粉末涂料的应用领域  25-27
    1.6.1 木制品  25-26
    1.6.2 塑料制品  26
    1.6.3 合金及预装配制品  26
    1.6.4 纸类基材  26
    1.6.5 汽车涂料  26-27
  1.7 课题的提出和研究的主要内容  27-29
    1.7.1 课题的提出  27
    1.7.2 本论文的主要内容  27-29
第二章预聚物树脂的合成及表征  29-42
  2.1 引言  29
  2.2 实验  29-36
    2.2.1 原料及主要设备  29-31
    2.2.2 多官能度环氧丙烯酸酯的合成  31-32
    2.2.3 超支化支化聚氨酯的合成  32-33
    2.2.4 环氧丙烯酸酯及超支化聚氨酯的表征  33-36
  2.3 结果与讨论  36-41
    2.3.1 多官能度环氧丙烯酸酯和超支化聚氨酯的红外谱图分析  36-38
    2.3.2 多官能度环氧丙烯酸酯和超支化聚氨酯的核磁谱图分析  38-40
    2.3.3 反应温度对多官能度环氧丙烯酸酯合成的影响  40-41
  2.4 本章小结  41-42
第三章粉末涂料的制备与配方研究  42-62
  3.1 引言  42
  3.2 粉末涂料的制备  42-44
    3.2.1 原料及主要设备  42-43
    3.2.2 光固化粉末涂料的制备  43-44
    3.2.3 涂层的制备  44
  3.3 涂膜的性能表征  44-47
    3.3.1 涂膜铅笔硬度测试  44
    3.3.2 涂膜附着力测试  44-45
    3.3.3 涂膜抗冲击性测试  45
    3.3.4 凝胶含量测定  45-46
    3.3.5 涂膜厚度的测定  46
    3.3.6 固化程度的评价  46
    3.3.7 光泽度测定  46-47
  3.4 光固化粉末涂料的配方研究  47-49
    3.4.1 粉末涂料预聚物树脂的选择  47
    3.4.2 光固化引发体系的选择  47-48
    3.4.3 粉末涂料配方的正交实验分析  48-49
  3.5 结果与讨论  49-60
    3.5.1 预聚物树脂配比的选择与分析  49-51
    3.5.2 光引发体系的研究与选择  51-56
    3.5.3 粉末涂料配方的筛选  56-60
  3.6 本章小结  60-62
第四章涂装工艺研究  62-71
  4.1 引言  62
  4.2 涂层制备及涂膜测试方法  62-63
    4.2.1 涂层制备  62
    4.2.2 涂膜测试方法  62-63
  4.3 结果与讨论  63-69
    4.3.1 工艺条件对涂膜性能的影响  63-67
    4.3.2 涂膜性能分析  67-69
  4.4 本章小结  69-71
结论  71-72
课题展望  72-73
参考文献  73-77
攻读硕士学位期间取得的研究成果  77-78
致谢  78

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