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聚氨酯(PU)涂料是一种高档涂料。溶剂型聚氨酯的毒性使人们对水性聚氨酯的开发产生浓厚兴趣。水性聚氨酯涂料无毒、无污染、不易燃烧、易储存、使用方便、具有溶剂型聚氨酯的综合性能,在聚氨酯研究领域已成为重要研究方向。我国对水性聚氨酯涂料的研究相对落后,仍以实验室研究为多,而且产品综合性能偏低,具体表现在固含量偏低、耐水性差、耐热性不佳、漆膜硬度不高。为解决这些问题,本文以甲苯二异氰酸酯(TDI)或异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和聚己内酯二元醇(PCLD)为主要原料,以N-甲基二乙醇胺(MDEA)为亲水性扩链剂,分别制备了TDI型水性聚氨酯阴极电泳涂料(T-CEWPU)和IPDI型水性聚氨酯阴极电泳涂料(I-CEWPU),探索水性聚氨酯阴极电泳涂料的合成工艺,着重考察预聚体中NCO/OH摩尔比、亲水性扩链剂的用量及小分子扩链剂种类等因素对于水性聚氨酯阴极电泳涂料性能及电泳漆膜的表面性能、耐水性能与硬度等方面的影响。本研究最显著创新是采用改进的工艺流程制备了固含量为60%的水性聚氨酯阴极电泳涂料,而且该涂料在电泳过程中形成的漆膜经固化剂处理后的铅笔硬度可达5H。经过系统的研究,得出如下研究结果。实验结果表明,随着预聚体中NCO/OH摩尔比的增大,T-CEWPU乳液粒径呈先减小后增大的趋势,漆膜铅笔硬度逐渐增大,预聚体中NCO/OH摩尔比为3.0时制备的T-CEWPU阴极电泳涂料综合性能最好。而对于I-CEWPU阴极电泳涂料,随着预聚体中NCO/OH摩尔比的增大,其乳液粒径及漆膜附着力均呈先增大后降低的趋势,漆膜铅笔硬度逐渐增大,预聚体中NCO/OH摩尔比为2.2时,制备的I-CEWPU阴极电泳涂料的综合性能最好。亲水性扩链剂MDEA的用量增加时,T-CEWPU乳液粘度逐渐增大,漆膜的铅笔硬度变低,耐水性变差,I-CEWPU乳液的粒径逐渐变小,漆膜的铅笔硬度先增大再减小。研究发现,提高MDEA中和度,I-CEWPU阴极电泳涂料乳液的平均粒径下降,铅笔硬度增加,中和度对I-CEWPU阴极电泳涂料漆膜附着力影响不显著。由1,4-丁二醇和一缩二乙二醇作为小分子扩链剂制备的T-CEWPU阴极电泳涂料电泳漆膜表面平滑,附着力在1级至2级之间,其中由1,4-丁二醇制备的T-CEWPU阴极电泳涂料的漆膜具有更高的铅笔硬度,在以1,4-丁二醇、乙二醇、一缩二乙二醇等分别为扩链剂制备的I-CEWPU阴极电泳涂料中,以一缩二乙二醇为扩链剂制备的电泳涂料湿膜表面形貌最平滑。采用改进的工艺流程制备了固含量为60%的I-CEWPU-2阴极电泳涂料。流平剂的加入降低了I-CEWPU-2阴极电泳涂料湿膜的排水性,有助于高温流平。固化剂SA30用量较低时,它对I-CEWPU-2阴极电泳涂料湿膜外观影响不大,当固化剂用量超过1wt%后,固化剂用量的增加导致漆膜附着力下降,甚至产生橘皮状外观并产生大量气泡。固化剂SA30能提高I-CEWPU-2阴极电泳涂料漆膜的耐热性。固化剂YA75降低了I-CEWPU-2阴极电泳涂料漆膜的热稳定性。