导　　师： 钟理

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： TDI-TMP加成物被广泛应用在家具木器漆、防腐涂料和防水涂料等表面装涂,它赋予漆膜多种优异性能。TDI与TMP的反应过程动力学对聚合物结构、性能和游离单体含量起决定性作用。本文通过多种物理、化学方法和仪器表征的手段对反应体系进行了综合分析,系统的研究了反应的动力学和反应各组分含量的变化。研究主要包括以下几个方面:首先,探讨了反应温度、反应进行程度对预聚物的物理化学性能的影响,得出反应温度50℃,NCO转化率为550%时加阻聚剂,为反应的最佳条件,得到的产物分子量分布均匀,游离单体含量低。采用FT-IR、GPC、HRMS和1H-NMR等表征方法,分析了预聚物的化学结构。结果表明,温度对2,4位-NCO反应活性有选择性,低温有利于4位的-NCO优先反应,高温有利于2位的-NCO参与反应。其次,采用LCMS的方法对50℃、65℃和80℃反应中间体的含量进行追踪,并提出了TDI和TMP三步连串反应的基础反应模型。分析得出了不同温度下各步反应的反应速率常数。温度对反应中间体AB、AB2生成速率影响较小,其活化能分别为12.76kJ/mol、16.58 kJ/mol,反应终产物AB3对温度更敏感,活化能达到25.63 kJ/mol,反应总的表观活化能Ea=54.97 kJ/mol。此外,通过Matlab软件进行反应动力学拟合,所得中间体含量的理论计算值与实验结果相匹配,验证了动力学参数的准确性。最后,通过化学改性法,使用自制催化剂和长链醇,制备出低粘度、低游离TDI、高容忍度的TDI-TMP预聚物。研究表明,最佳催化剂用量为0.5 wt%,NCO转化率39.0%为最佳加入时机,合成原料配比m(TDI)/m(TMP)=4.0较为适宜,合成的TDI-TMP预聚物游离TDI=0.38、粘度=900 mPa·s;用正十二醇改性取得很好的效果,用量为3 wt%,此时二甲苯容忍度可达到3.5以上。

关 键 词： 聚氨酯涂料 预聚物 合成表征 反应动力学

领　　域： []