软段改性UV固化水性聚氨酯涂料的合成与性能

邓剑如 王祝愿++李尚钰��

摘要：以阳离子共聚合的方法，通过改变四氢呋喃（THF）和环氧氯丙烷（ECH）的配比，调整起始剂用量，合成出系列数均相对分子质量在2 000左右的端羟基共聚醚.以此端羟基共聚醚作为软段，合成出系列改性的水性光固化聚氨酯乳液，用FTIR验证产物结构.结果表明：随着环氧氯丙烷配比的增加，软段中强极性卤素原子增多，乳液储存稳定性良好，固化膜的拉伸强度由4.6 MPa逐渐增加至6.7 MPa，断裂伸长率从162%降至113%，热稳定性逐渐变好，当THF和ECH的配比提高到1∶1时，5%，10%的失重温度分别为200 ℃和275 ℃，比改性之前的5%，10%失重温度164 ℃，220 ℃提高了36 ℃和55 ℃；涂层的附着力显著提高至1级，硬度也有所增加，耐冲击性能优异.

关键词：耐热性能；UV固化水性聚氨酯；端羟基聚醚；软段改性

中图分类号：O 06 文献标识码：A

聚氨酯（PU）是一种性能优异的聚合物材料，随着人们环保意识的提高，溶剂型聚氨酯的使用越来越受到限制，水性聚氨酯具备聚氨酯特有的优良性能，还以其无毒、无污染、不易燃烧、成本低、环境友好等特点成为聚氨酯工业的新热点，紫外光固化水性聚氨酯因其兼具光固化涂料和水性聚氨酯树脂的优点而受到重视，已被广泛应用到皮革涂饰、胶粘剂等领域.但水性聚氨酯依然存在附着力弱、成膜后的热稳定性能差、强度不高的缺点，因此水性聚氨酯的改性是水性聚氨酯研究的重要方向之一[1-3].

近年来，国内外的研究者通过物理共混和化学接枝等方法来克服水性聚氨酯的缺点，如Mequanint和Sanderson[4]采用含磷多元醇合成了阻燃水性聚氨酯，翟金清、陈焕钦[5]用环氧E44对水性聚氨酯改性，改性后的水性聚氨酯膝膜的拉伸强度和硬度提高，耐溶剂性和耐水性得到了改善.

本文首先合成出一种UV固化的聚醚型水性聚氨酯涂料，然后以环氧氯丙烷（ECH）与四氢呋喃（THF）通过阳离子共聚合的方式合成出相对分子质量为2 000的端羟基聚醚，以此代替软段对其改性，通过改变2种共聚物的配比调节改性程度，对产物进行结构表征和性能测试.

3结论

1）软段改性可明显改善UV固化聚氨酯涂料膜的耐热性能，随着改性程度的增加，热稳定性也逐渐变好，当四氢呋喃（THF）与环氧氯丙烷（ECH）的比提高到1∶1时，5%，10%的失重温度分别为200 ℃和275 ℃，比改性之前的5%，10%失重温度164 ℃，220 ℃分别提高了36 ℃和55 ℃.

2）随着四氢呋喃（THF）与环氧氯丙烷（ECH）配比的增大，漆膜的拉伸强度由4.6 MPa逐渐增加至6.7 MPa；断裂伸长率从162%降至113%.

3）在软段中引入极性的卤素原子后，涂料的附着力显著提高至1级，硬度也有所增加，耐冲击性能优异，35%固含量的乳液储存稳定.

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