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通过简单的氨酯化反应合成一种含双键的二元醇(HEA-IPDI-TMP，以下简称HIT)作为扩链剂，将其引入聚氨酯主链中，合成了一种新型的可UV固化水性聚氨酯。通过FTIR红外光谱证实该二元醇合成成功并引入聚氨酯主链中。测试证明UV固化后涂膜具有良好的耐水耐溶剂性，较好的机械性能及耐热性能。

关键词：UV固化;耐水耐溶剂性;耐热性;机械性能

0引言

近年来，由于环保法规对VOC的限制，水性聚氨酯取得较快的发展，并在涂料、(文章来源环球聚氨酯网)黏合剂、织物涂饰剂等方面得到广泛的应用[1-2]。然而，水性聚氨酯的许多性能，如耐水耐溶剂性、机械性能等远远不如溶剂型聚氨酯，这大大地限制了它的发展。自20世纪70年代，UV固化技术迅速发展。由于具有较高的交联密度，UV固化树脂具有较高的硬度、较好的耐水耐溶剂性以及良好的机械性能[3]。常规的UV固化聚氨酯一般是用含有单羟基的丙烯酸类化合物(如丙烯酸羟乙酯HEA)对聚氨酯预聚体进行封端，然后乳化，涂膜干燥固化[4]。然而这样造成一种矛盾，即双键含量和聚氨酯预聚体的分子量无法同时提高，造成固化后树脂性能有所缺陷。白晨艳等[5-9]通过酯化反应合成一种含双键的二元醇作为扩链剂，引入聚氨酯主链中，从而有效地解决了这一问题。但是，由于合成过程为酯化反应，副产物水需要除去，且酯化反应条件稍苛刻。本文采用更为温和的氨酯化反应，同样合成了一种含有双键的二元醇作为扩链剂，反应过程中不产生水，且反应更容易进行。将此扩链剂引入聚氨酯主链中，得到一种新型的可UV固化PUD，成膜后固化得到性能优异的涂膜。

1试验部分

1.1试验原料

异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，Aldrich，工业级;丙烯酸羟乙酯(HEA)，北京东方化工厂，工业级;三羟甲基丙烷(TMP)，二羟甲基丙酸(DMPA)，Aldrich，化学纯;1，4-丁二醇(BDO)，上海试剂一厂，化学纯;聚四氢呋喃二元醇(PTMG2000)，天津石化三厂，工业级;三乙胺(TEA)，上海试剂一厂，分析纯;二月桂酸二丁基锡(DBTDL)，2，6-二叔丁基甲酚(BHT)，上海试剂一厂，化学纯;光引发剂1173，Ciba公司，工业级;HCl溶液，浓度为0.6533mol/L，自配。

1.2合成

1.2.1含双键二元醇(HEA-IPDI-TMP，以下简称HIT)的合成

在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的三口瓶中，加入定量HEA与IPDI，并加入适量阻聚剂，一定温度下反应，反应过程中通过二正丁胺-盐酸滴定法测定—NCO含量，—NCO值达到理论值时停止反应，加入TMP、DBTDL，并加入适量溶剂AC，反应至产物红外光谱中—NCO基团消失结束反应。具体合成过程见图1。

1.2.2UV-PUD的合成

在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的三口瓶中，加入PTMG2000、IPDI在90℃下反应2h，加入DMPA、BDO和HIT，并加入催化剂反应至—NCO理论值，加入TEA中和，加水乳化加入光引发剂1173。具体合成过程见图2。合成过程中通过改变扩链剂BDO与HIT的用量可制得双键含量不同的乳液。

图2含双键 UV-PUD 合成过程

2测试部分

2.1—NCO含量测定

采用二正丁胺-盐酸滴定法，异氰酸根质量分数按以下公式计算：

式中：V0——空白试验所消耗盐酸标准溶液的体积，mL;

Vt——试样所消耗盐酸标准溶液的体积，mL;

c(HCl)——盐酸标准溶液的浓度，mol/L;

m——试样质量，g。

2.2FTIR测试

样品的傅里叶变换红外光谱(FTIR)通过Burker公司的VECTOR-22型FT-IR光谱仪，采用NaCl窗片液膜法进行测试，谱图记录范围为4000～500cm-1。

2.3乳液黏度的测定

使用NDJ-1型旋转黏度计，恒温下测定。

2.4耐水性

涂膜的耐水性可由涂膜在水中浸泡后的吸水性来衡量，具体测试步骤如下：将UV光固化后的膜裁成3cm×1cm的形状，在室温下放入烘箱中真空干燥24h后测定其干重(md)。然后将其放入蒸馏水中，测定其在不同的浸泡时间时的湿重(mt)，则涂膜在不同浸泡时间时的吸水率可由下式计算：

当水在涂膜中的溶涨达到平衡时，吸水率达到饱和，称之为最大吸水率(Wm)。

2.5凝胶含量测试

按照ASTMD2765-01标准测试凝胶含量，具体做法是：取在相同固化条件下固化得到的样品烘干后，对其进行称重(W0)，然后置于索式抽提器中，以二甲苯为溶剂120℃抽提12h，取出未溶物在60℃/133.3～266.6Pa(1～2mmHg)条件下干燥72h，对干燥后的样品称重(W)，凝胶含量由下式计算(每个样品重复3次，取平均值)：

2.6机械性能测试

使用电子拉力机(ModelTY8000型)。按照GB-T528-1998进行测试，每个样品重复三次，取平均值。

2.7耐热性测试(TGA)

TGA测试采用ShimadzuTGA-50H热重分析仪，加热速度为10℃/min，氮气保护，样品的质量在6～10mg，温度范围在室温至600℃。

3结果与讨论

3.1FTIR红外光谱分析

图3为含有双键二元醇HIT的红外光谱图。在谱图中位于3340cm-1为—OH的吸收峰与氨基甲酸酯的—NH—的吸收峰的叠合;1701cm-1处C=O基的伸缩振动νC=O;在1540cm-1处可以看到C—N键的变形振动δC-N;在1636cm-1处可以明显的看到C=C键的伸缩振动峰νC=C;在1410cm-1处可以看到较强的=CH2和=CH—键中C—H键的面内摇摆振动δ=CH;在982cm-1处可以看到=CH2和=CH—键中C—H键的面外摇摆振动δ=CH;在810cm-1处可以看到=CH—键中C—H键的弯曲振动。以上特征表明了成功地合成了含有双键的二元醇。

图3含有双键二元醇HIT的红外光谱图

　　以上就是这篇文章的详细内容。