不饱和聚酯型聚氨酯涂料的研制

采用两步法由二元醇、二元酸酐和甲苯二异氰酸酯(TDI)合成了一种不饱和聚酯型聚氨酯(UPPU)。第一步由二元醇和二元酸酐合成出以-OH封端的不饱和聚酯(UP);第二步利用UP的-OH与TDI的-NCO的高反应活性由UP与TDI合成UPPU。同时研究了反应温度、反应时间、原料配比等对UPPU涂膜性能的影响。结果表明,当乙二醇:邻苯二甲酸酐:顺丁烯二酸酐摩尔比为1.2:0.7:0.3,反应温度为205℃,反应时间8h

不饱和聚酯型聚氨酯涂料的研制

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李扬俊　邵会菊　白卫斌　林金火

(福建师范大学　化学与材料学院　福州　350007)

　　摘　要:采用两步法由二元醇、二元酸酐和甲苯二异氰酸酯(T D I )合成了一种不饱和聚酯型聚氨酯(UPPU )。第一步由二元醇和二元酸酐合成出以-OH 封端的不饱和聚酯(UP );第二步利用UP 的-OH 与T D I 的-NCO 的高反应活性由UP 与T D I 合成UPPU 。同时研究了反应温度、反应时间、原料配比等对UPPU 涂膜性能的影响。结果表明,当乙二醇:邻苯二甲酸酐:顺丁烯二酸酐摩尔比为1.2:0.7:0.3,反应温度为205℃,反应时间8h,酸值在40mgK OH /g 以下时,得到UPPU 涂膜性能较好,硬度6H,附着力1级,柔韧性0.5mm ,抗冲击性35cm 。

关键词:不饱和聚酯;聚氨酯;合成;涂料

Ab stra ct:An unsaturated polyester /polyurethane (UPPU )was s ynthe sized by t wo step s,fro m di -a lcohol,di -anhydride and tolu 2ene -2,4-di -is o -cy anate (T D I ).The effec t of reac tion temperature,reacti on ti me and ma terial p r oporti on on propertie s of UPP U coating wa s studied .The test re sults sho w tha t t he coa ting was exce llent,hardne ss (6H ),adhesi on (1),flexility (0.5mm )and resist 2ance t o i m pulsi on (35cm )while the p r oper reac ti on conditi onswe re the molar ra ti o of ethylene glycol t o phtha l andi one t o m aleic anhydride is 1.2:0.7:0.3,reacti on t emperature is 205℃,reacti on ti me is 8h and acid nu m be r is bel o w 40mgK OH /g .

　　Key wor d:Unsa t urated Poly e ste r;Polyurethane;synthetic;coatings

　　不饱和聚酯(UP )涂料具有强度高,易加工,密度低等优点,其不足之处是固化产物收缩率高、脆性大

[1～3]

。聚氨酯涂料由于其固化后的涂膜具有良好的

耐磨性、耐腐蚀性、耐化学品性以及弹性高等优点,常用于金属的防腐、飞机蒙皮、家具涂装、汽车涂装、地板漆、路标漆等

[4]

。然而单一的聚氨酯涂料在耐水性、光

泽、硬度等方面还不够理想。一直以来,人们针对UP 的研究主要集中在增韧

[5]

和降低固化收缩率

[6～9]

两方

面,而聚氨酯的改性有两种方式,一种是通过简单的物理方法将具有互补特性的两种或多种树脂混合在一起;另一种是通过化学方法使产品具有两种或多种体系的特性

[8]

。本文提出一种不饱和聚酯和T D I 聚合,

生成聚氨酯并作为涂料的方法,即利用UP 的端羟基与T D I 的-NC O 进行逐步聚合反应,使得链段上既有不饱和链节又含聚氨酯基团,从而得到室温固化、性能优良的不饱和聚酯型聚氨酯涂料。

1　实验部分

1.1　原料与试剂

乙二醇、顺丁烯二酸酐和邻苯二甲酸酐均为分析纯;环己酮、乙酸丁酯和二甲苯为化学纯;甲苯二异氰酸酯(T D I )为工业级。

1.2　不饱和聚酯型聚氨酯(UPP U )的合成1.

2.1不饱和聚酯的(UP)的合成

在装有搅拌器、温度计、冷凝管的三口烧瓶中加入一定量的不饱和酸酐和饱和酸酐,氮气氛围中,加热到一定温度后恒温,固体物料逐步熔化后开始搅拌并加入反应所需二元醇的60%进行反应,同时控制蒸馏头温度不超过104℃,每隔1h 测一次酸值。待酸值无明显变化时,加入剩余二元醇继续反应,并每隔1h 测酸值。当蒸馏头温度接近室温,并酸值无明显变化时,关氮气,加入一定量的二甲苯于三口瓶中,进一步回流脱水2h 后蒸馏出二甲苯,即得具有端羟基不饱和聚酯(UP)。

1.2.2不饱和聚酯型聚氨酯树脂(UPPU )的合成

当上述UP 树脂冷却至90℃以下时,加入一定量的二甲苯、乙酸丁酯和环己酮的混合溶剂,搅拌均匀。

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2008年第2期　　　　　　　　　　　李扬俊等:不饱和聚酯型聚氨酯涂料的研制　　　　　　　　　　　　　　　　　　

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收稿日期6:2008-0-07