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紫外光固化涂料具有很多优点,如经济、高效、不含溶剂、应用范围广。但其也有一些需待解决的问题。传统UV涂料配制时加入的单体活性稀释剂仍然含有VOC,为了达到环境友好型产品,水性涂料成为涂料发展的主要研究方向。同时为了提高在在三维复杂形状的物件上的应用,将双重固化体系引入到水性涂料中是一个重要方向。本文以松节油和马来酸酐的合成物TMA的二元酸、苯酐(PA)、季戊四醇、丙二醇为原料制备萜烯基不饱和聚酯(TUP),并进一步合成可光-热双固化的水性萜烯基聚氨酯丙烯酸酯树脂,加入其他助剂,配制并固化成涂膜,研究了水性聚氨酯丙烯酸酯的合成及其涂膜的性能。 (1)萜烯基不饱和聚酯(TUP)的制备 以松节油和马来酸酐的合成物TMA的二元酸、苯酐(PA)、季戊四醇、丙二醇为原料按摩尔比0.5∶0.5∶0.65∶0.65的配比制备萜烯基不饱和聚酯(TUP),结果表明,适宜的反应条件为:醇酸摩尔比为1.3∶1,选择钛酸正四丁酯TBT为反应的催化剂,用量为0.04 wt%,在210℃下反应6h。并对TMA和TUP进行红外分析,对比两种物质官能团的变化来确定反应完成。 (2)水性萜烯基聚氨酯丙烯酸酯(WTPUA)的制备 将萜烯基不饱和聚酯与IPDI反应,以DMPA为亲水中间体,PETA为封端剂,TEA为中和剂,合成水性萜烯基聚氨酯丙烯酸酯(WTPUA)树脂。考察三步反应中温度和时间的影响,阻聚剂与催化剂的影响,DMPA与TEA的量对亲水性能的影响。结果表明,适宜的反应条件为:第一步反应,温度为50℃,时间为2.5h;第二步反应,温度为70℃,时间为3h,第三步反应,在80℃加入PETA反应至NCO值小于0.2%。DBTDL的加入量为0.06%,对苯二酚的用量0.05%,中和度n(TEA)/n(DMPA)为1∶1。对TUP和WTPUA进行红外分析,确认引入了光活性基团与热固化基团。 (3)水性涂料的配制及涂膜性能 将WTPUA与水、光引发剂、水性固化剂、其他助剂按配方配制可光热双固化的水性涂料。探讨了不同固化方式对涂膜性能的影响,考察了光固化与热固化的影响因素,涂膜耐水性能的影响因素。结果表明,最佳的配方:光固化复合光引发剂184与TPO的用量为配方总质量的4%,且质量比为6∶4。履带速度为18 m/min,三次过机。热固化温度80℃,时间为150 min,水性固化剂与预聚物n(-NCO)/n(-OH)=1.1,涂膜的凝胶质量分数为95%。DMPA的量为总量的4.4%,涂膜吸水率为14%,耐水性助剂XR-501加入量为配方的0.5%,涂膜吸水率为10%。对WTPUA树脂与涂膜进行红外分析,光固化使碳碳双键发生交联,热固化使羟基与异氰酸酯基交联。对WTPUA的光固化涂膜与双固化涂膜热重分析,萜烯基的引入使涂膜降解有利,且双固化涂膜稍优于光固化涂膜。