成膜樹(shù)脂聚氨酯及其他

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1、第四章成膜樹(shù)脂的品種及性能4.1酚醛樹(shù)脂4.2聚酯樹(shù)脂4.3醇酸樹(shù)脂4.4不飽和樹(shù)脂4.5氨基樹(shù)脂4.6丙烯酸樹(shù)脂4.7環(huán)氧樹(shù)脂4.8聚氨酯樹(shù)脂4.9其他樹(shù)脂4.8聚氨酯樹(shù)脂主要內(nèi)容1.聚氨酯樹(shù)脂的組成和結(jié)構(gòu)2.聚氨酯樹(shù)脂的制備3.聚氨酯樹(shù)脂的性能特點(diǎn)4.聚氨酯樹(shù)脂的黃變5.聚氨酯樹(shù)脂在涂料中的應(yīng)用10/5/20212涂料化學(xué)4.8.1聚氨酯樹(shù)脂的組成與結(jié)構(gòu)一.聚氨酯樹(shù)脂的組成聚氨酯即聚氨基甲酸酯，是指聚合物中含有相當(dāng)量的氨酯鍵。其氨酯鍵的結(jié)構(gòu)如下：二.聚氨酯樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)聚氨酯樹(shù)脂最大的特點(diǎn)是在樹(shù)脂分子中含有氨酯鍵。由于樹(shù)脂分子鏈含有氨基甲酸酯基，分子間存在很強(qiáng)的氫鍵作

2、用力。10/5/20213涂料化學(xué)4.8.2聚氨酯樹(shù)脂的制備及反應(yīng)特性一.聚氨酯樹(shù)脂的制備聚氨酯是由多異氰酸酯（常用的是二異氰酸酯）與多元醇（包括含羥基的低聚物）反應(yīng)生成的。反應(yīng)中，一個(gè)分子中的活性氫原子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)分子中去。10/5/20214涂料化學(xué)多異氰酸酯與多元醇生成高聚物的過(guò)程是逐步加成聚合的過(guò)程。反應(yīng)過(guò)程中，無(wú)副產(chǎn)物生成1.幾種常用的二異氰酸酯（1）甲苯二異氰酸酯（TDI）TDI為芳香族異氰酸酯，反應(yīng)活性高，利于制造泡沫塑料、涂料等；由于甲基的位阻影響，4位NCO的活性比2位NCO高，制造預(yù)聚物時(shí)便于控制，粘度較低。10/5/20215涂料化學(xué)（2）二苯甲烷二

3、異氰酸酯（MDI）MDI的使用量較TDI少。主要優(yōu)點(diǎn)（A）游離MDI的蒸氣壓遠(yuǎn)比TDI低，毒性較低；（B）MDI的對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，使其漆膜的強(qiáng)度、耐磨性、彈性均優(yōu)于TDI涂料，而且干燥迅速。10/5/20216涂料化學(xué)主要缺點(diǎn)（3）苯二亞甲基二異氰酸酯（XDI）雖然含有苯環(huán)，但屬于脂肪族異氰酸酯。（A）MDI是固體，不便于管道輸送和投料；（B）MDI涂料的泛黃比TDI更嚴(yán)重；（C）MDI的兩個(gè)NCO基的反應(yīng)活性相同，不便于對(duì)反應(yīng)進(jìn)行控制。10/5/20217涂料化學(xué)（4）已二異氰酸酯（HDI）屬于脂肪族二異氰酸酯，和TDI一樣，蒸汽壓高，毒性大。（5）異佛爾酮二異氰酸酯（IPD

4、I）10/5/20218涂料化學(xué)（6）二環(huán)已基甲烷二異氰酸酯（H12MDI）10/5/20219涂料化學(xué)還有其他的異氰酸酯：四甲基間苯二甲基二異氰酸酯烯類(lèi)異氰酸酯10/5/202110涂料化學(xué)制備聚氨基甲酸酯的方法還有：（A）氯甲酸酯與胺的反應(yīng)（B）氨基甲酰氯與醇反應(yīng)（C）醇與脲加熱反應(yīng)10/5/202111涂料化學(xué)異氰酸酯R－N=C=O具有兩個(gè)雜積累雙鍵，非?；顫姡瑯O易與其他含活潑氫原子的化學(xué)物反應(yīng)。二.異氰酸酯的反應(yīng)性能一般來(lái)說(shuō)，氧原子上的電子密度最高，呈負(fù)電性，氮原子上的電子密度較氧原子低，但也呈負(fù)電性，其中碳原子是正電性，因此易遭親核試劑進(jìn)攻。10/5/20211

5、2涂料化學(xué)1.與醇的反應(yīng)2.與水的反應(yīng)3.與胺反應(yīng)生成10/5/202113涂料化學(xué)4.與脲反應(yīng)5.與羧酸反應(yīng)6.與氨基甲酸酯反應(yīng)10/5/202114涂料化學(xué)7.與肟反應(yīng)8.與苯酚（或烯醇）反應(yīng)10/5/202115涂料化學(xué)10.自聚反應(yīng)聚噁唑烷酮耐高溫樹(shù)脂9.與環(huán)氧基反應(yīng)10/5/202116涂料化學(xué)4.8.3聚氨酯樹(shù)脂的主要性能這是因?yàn)榫郯滨?shù)脂分子之間能形成非環(huán)及/或環(huán)形的氫鍵。一.優(yōu)異的機(jī)械耐磨性和韌性能10/5/202117涂料化學(xué)在外力作用下，氫鍵可分離而吸收外來(lái)的能量（每摩爾吸收10~25KJ）。當(dāng)外力除去后又可重新再形成氫鍵。如此的氫鍵裂開(kāi)，又再形成的可

6、逆重復(fù)，使聚氨酯樹(shù)脂具有高度機(jī)械耐磨性和韌性。與其他樹(shù)脂相比，在相同硬度條件下，由于氫鍵的作用，聚氨酯的斷裂伸長(zhǎng)率最高。二.優(yōu)良的保護(hù)和裝飾性能如環(huán)氧樹(shù)脂、氯化橡膠等保護(hù)功能好而裝飾性稍差；硝基樹(shù)脂則裝飾性好而保護(hù)功能差。然而聚氨酯樹(shù)脂兼具保護(hù)和裝飾性。10/5/202118涂料化學(xué)聚氨酯樹(shù)脂對(duì)多種物面（金屬、木材、橡膠、混凝土、某些塑料等）均有優(yōu)良的附著力。一般，對(duì)某些金屬表面，聚氨酯樹(shù)脂的附著力稍遜于環(huán)氧樹(shù)脂；但對(duì)于橡膠則聚氨酯樹(shù)脂超過(guò)還氧樹(shù)脂。三.漆膜附著力強(qiáng)聚氨酯樹(shù)脂涂膜的彈性可以根據(jù)需要而調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)樹(shù)脂的成分配比，可從極堅(jiān)硬的調(diào)節(jié)到極柔韌的彈性涂層，而一般涂料如

7、環(huán)氧、不飽和聚酯、氨基醇酸等只能制成剛性涂層，難以賦予高彈性。四.彈性可調(diào)10/5/202119涂料化學(xué)五.漆膜具有優(yōu)良的耐化學(xué)藥品性，耐酸、堿、鹽液、石油產(chǎn)品等特性六.能在高溫烘干，也能在低溫固化環(huán)氧、不飽和聚酯在10℃以下就難以固化，而聚氨酯在0℃也能正常固化。10/5/202120涂料化學(xué)氨酯基受紫外線(xiàn)照射后分解生成胺。芳香胺氧化生成醌發(fā)色團(tuán)。MDI氧化后生成雙醌酰亞胺，泛黃比TDI的單醌更嚴(yán)重。4.8.4聚氨酯樹(shù)脂的黃變10/5/202121涂料化學(xué)脂肪族氨酯鍵比芳香族氨酯鍵穩(wěn)定，而且即使分解成為脂肪胺，也不像芳香胺容