第7章(1)聚氨酯树脂.ppt

第7章 聚氨酯树脂 1、教学目标及要求：了解聚氨酯涂料的性能、分类、组成、原料。掌握聚氨酯涂料的合成原理、合成方法、配方设计及制备工艺、改性方法、原理、成膜固化机理。 2、教学重点：聚氨酯涂料的性能组成、原料。聚氨酯涂料的合成原理、合成方法、配方设计及制备工艺、改性方法、原理、成膜固化机理。 3、考核要求：了解聚氨酯涂料的性能、分类、组成、原料。掌握聚氨酯涂料的合成原理、合成方法、配方设计及制备工艺、改性方法、原理、成膜固化机理。 4、教学基本内容：聚氨酯涂料的性能、分类、组成、原料。聚氨酯涂料的合成原理、合成方法、配方设计及制备工艺、改性方法、原理、成膜固化机理。 聚氨酯可以从许多角度进行分类。其用途很广，性能优异，采用不同单体，选择不同工艺可以合成出性能迥异、表观形式各种各样的聚氨酯产品。有软质、硬质的泡沫塑料，有耐磨的橡胶，也有高弹的合成纤维，抗挠曲性能优异的合成革及粘结性能良好的黏合剂。在涂料树脂领域，聚氨酯树脂也是高性能的代表，有其形成的聚氨酯构成了系列化产品，有非常重要的应用。 涂料用聚氨酯树脂一般分为单组分聚氨酯涂料用树脂和双组分聚氨酯涂料用树脂，下面依次加以介绍。 作业思考题 1、聚氨酯树脂涂料的品种有哪些？主要原料有哪些？ 2、聚氨酯树脂反应的原理是什么？如何进行树脂配方的设计？ 3、聚氨酯树脂合成方法有哪些？制备工艺过程如何？ 4、聚氨酯树脂的改性方法有哪些？聚氨酯树脂涂料的固化成膜的机理是什么？ 2．阴离子型水性聚氨酯的合成 实例1 （1）配方： 481.7 水 5.600 工业级 乙二胺 25.12 工业级 三乙胺 0.0200 工业级 二丁基二月桂酸锡 50.00 聚氨酯级 丙酮 65.7 聚氨酯级 N-甲基吡咯烷酮 112.3 工业级 异佛尔酮二异氰酸酯 30.63 工业级 二羟甲基丙酸 230.0 工业级，Mn：1000 聚己二酸新戊二醇酯 用 量（质量份） 规 格 原 料 （2）合成工艺 ① 预聚体的合成 在氮气保护下， 将聚己二酸新戊二醇酯、二羟甲基丙酸、N-甲基吡咯烷酮加入反应釜中，升温至60℃ ，开动搅拌使二羟甲基丙酸溶解，从恒压漏斗滴加IPDI，1h加完，保温1h；然后升温至80 ℃ ，保温4h。 ② 中和、分散 取样测NCO含量，当其含量达标后降温至60 ℃ ，加入三乙胺中和；反应30min，加入丙酮调整黏度，降温至20 ℃以下，在快速搅拌下加入冰水、乙二胺；继续高速分散1h，减压脱除丙酮，得带兰色荧光的半透明状水性聚氨酯分散体。 实例2 （1）配方： 990 水 28.5 工业级 乙二胺 17.7 工业级 三乙胺 0.0200 工业级 二丁基二月桂酸锡 50.00 聚氨酯级 丙酮 158.3g 聚氨酯级 N-甲基吡咯烷酮 122.6 工业级 4，4’-二环己基甲烷二异氰酸酯（H12MDI） 98.9 工业级 异佛尔酮二异氰酸酯 25.4 工业级 二羟甲基丙酸 27.16 工业级 1，4-丁二醇 283.5 工业级，Mn：2000 聚四氢呋喃二醇 94.5 工业级，Mn：2000 聚己内酯二醇 用量（质量份） 规格 原料 （2）合成工艺 ① 将聚己内酯二醇、聚四氢呋喃二醇（数均分子量2000）、二羟甲基丙酸、1，4-丁二醇（BDO）加入1l反应瓶中，N2保护下，120℃脱水0.5h。 ② 加入140.6g N-甲基吡咯烷酮（NMP），降温至70℃ ；搅拌下加入异佛尔酮二异氰酸酯和4，4’-二环己基甲烷二异氰酸酯（H12MDI）；升温至80℃搅拌反应使-NCO含量降至2.5%。降温至60℃ ，加入三乙胺，继续搅拌15min，加强搅拌，将40℃的水加入反应瓶，搅拌5min，加入乙二胺，强力搅拌20min，慢速搅拌2h得产品。 实例3 核-壳型水性丙烯酸－聚氨酯的合成 采用丙烯酸树脂对水性聚氨酯（PUD）进行改性通常有2种方法：物理改性和化学改性。 前者主要是将所需性能的丙烯酸酯类乳液和PUD进行物理拼混，以提高PUD的物理机械性能(硬度、抗张强度)，改善丙烯酸乳液的成膜性能，同时降低生产成本。采用此种方法改性所用的丙烯酸乳液的离子稳定性以及对溶剂的亲和性要好，否则可能影响涂膜性能甚至会破乳。 化学改性主要是制备以丙烯酸酯为核聚氨酯为壳的无皂核壳乳液。该方法主要是先制备端一NC0预聚物，经封端引入端不饱和键，中和、加水得聚氨酯表面活性大单体。然后通过自由基引发聚合制得丙烯酸改性的聚氨酯水分散体。由于丙烯酸酯类单体不溶于水中，而被包封在聚氨酯粒子中，通过聚氨酯中被中和的羧基提供乳化稳定作用，这样可制得一种