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弹性聚氨酯固化剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-7-8 15:59:13
制备了一种弹性聚氨酯固化剂,讨论了多元醇用量、氟树脂的品种和用量、配漆物质的量之比等对涂层性能的影响。

本文制备的弹性聚氨酯固化剂与传统HDI三聚体和市售弹性聚氨酯固化剂固化的涂层相比,在耐候性、耐磨性、力学性能、水解稳定性以及与复合材料底材附着力等方面具有明显优势。对风电叶片用涂料的要求和EPU固化剂用于风电叶片保护涂料的可行性做了分析。

自1937年德国OttoBayer博士首次以将异氰酸酯合成出具有实用价值的工业化聚氨酯高分子化合物以来,聚氨酯树脂以其优异的化学性能和物理机械性能得到了广泛的应用,目前其产量已经成为仅次于醇酸涂料和酚醛涂料之后的第三大涂料产品。

其中,弹性聚氨酯涂料是比较特殊的一类,其原材料品种繁多,理化力学性能的可调节范围很大,最突出的特点是具有类似橡胶的高弹性、高强度、高耐磨、高抗裂和高抗冲性能。

随着高分子科学和合成技术的发展,对聚氨酯树脂的研究已达到了分子设计水平,可以根据需要进行结构设计,在保留聚氨酯树脂优异性能的同时,引入其他功能基团并赋予各种不同的性能,以满足不同的使用需要。

氟树脂因具有优异综合性能,尤其是含羟基、可溶性氟树脂的出现,给氟树脂带来了巨大的应用空间,用氟树脂对聚氨酯树脂进行化学改性,可以兼具两种树脂的优点,弥补相互的不足,从而达到提升产品品质,拓宽聚氨酯树脂使用范围的目的。

本文以耐候性脂肪族共聚酯和羟基氟树脂为主要原料,与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)反应,合成了一种高耐候耐磨弹性聚氨酯固化剂(EPU固化剂),可以与高耐候性丙烯酸、聚酯、有机硅等羟基组分配合,制备出性能优异的涂料产品。

试验原材料。脂肪族共聚酯:自制;氟树脂:RF-101;三羟甲基丙烷(TMP):工业品;异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI):≥99.8%,工业品;阻聚剂:自制。

羟基树脂:PE-6,自制,不挥发分70%,羟值=120mgKOH/g;钛白粉:R902;催干剂:辛酸亚锡,AR;分散剂等其他助剂;丙二醇甲醚醋酸酯(PMA):工业品;醋酸丁酯:工业品。

EPU固化剂的制备。将计量的脂肪族共聚酯、TMP、RF-101和PMA、醋酸丁酯投入带温度计、搅拌器、回流冷凝器的反应设备中,开动搅拌,升至回流状态,回流脱水后降温至70℃以下,搅拌加入IPDI,保持搅拌0.5℃后,升温至90℃保温反应至NCO达到理论值,加入阻聚剂,搅拌0.5℃后,降温至60℃以下,过滤出料。



二乙基甲苯二胺DETDA是一种位阻型芳香族二胺,乙基和甲基的位阻作用使得其活性比甲苯二胺(TDA)低得多。它与聚氨酯预聚体的反应速度比DMTDA快数倍,比MOCA快约30倍。主要用于RIM聚氨酯体系以及喷涂聚氨酯(脲)弹性体涂料体系,具有反应速度快,脱模时间短、初始强度高、制品耐水解、耐热等优点。另外该品还可用作弹性体,用作反应注塑成型聚氨酯的扩链剂,聚氨酯涂料、环氧树脂、醇酸树脂固化剂。润滑剂及农药、染料中间体,塑料、橡胶、油类抗氧剂,以及化学合成中间体。


涂料的制备。按配方在PE-6树脂中加入颜填料、助剂和混合溶剂,研磨至细度合格,加入其他助剂,调整不挥发分合格,过滤包装。

按n(—NCO)∶n(—OH)=1.2∶1配漆,采用喷涂法制备涂层,无特殊说明,涂层在常温24h后进行性能测试。

测试方法和设备。颜色外观:目测;干燥时间:按GB/T1728—79(89)规定的方法进行;附着力:按GB/T5210—2006规定的方法进行;剥离强度:按GB/T2792—1998规定的方法进行;耐热性:按GB/T1735—79(89)规定的方法进行。

耐低温性:按QJ990.5—86规定的方法进行;吹沙试验:按GJB150.12—86规定的方法进行;断裂伸长率、抗拉强度:按GB/T528—1998规定的方法进行,干膜厚度1.0±0.1mm,裁成哑铃形试片,在XL-500拉力试验机上测试,速度为500mm/min。

水解稳定性:按GB/T1690—82进行,将试样条浸于100℃去离子水中,保持48h后晾干,在XL-500拉力试验机上测试断裂伸长率和抗拉强度,测试结果与未经浸水处理的样品进行比较,以保持率来表征涂层的水解稳定性。

硬度:按GB/T531—1999规定的方法进行;耐磨性:按GB/T1768—2006规定的方法进行,1000g/1000r;天然曝晒:按GB/T9276—1996规定的方法进行,评级按GB/T1766—2008规定的进行;水接触角:CAD型接触角测量仪。

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