基于電子產(chǎn)品應(yīng)用的無鹵涂料制備研究(已修改)
2025-07-05 18:22 本頁面
【正文】 基于電子產(chǎn)品應(yīng)用的無鹵涂料制備研究第一章 緒論 課題來源聚氨基甲酸酯簡稱聚氨酯(PU)，一般將在高分子鏈的主鏈上含有重復(fù)的氨基甲酸酯鍵結(jié)構(gòu)單元NHCOO的高分子化合物稱為聚氨酯，它的結(jié)構(gòu)為CONHRNHCOO—R(n)，通常是由二元或多元異氰酸酯與含有兩個(gè)或多個(gè)活潑氫的化合物通過逐步聚合反應(yīng)聚合而成，屬于縮聚反應(yīng)，除了生成氨基甲酸酯鍵外，還生成脲、縮二脲等基團(tuán)。聚氨酯可以分為溶劑性聚氨酯和水性聚氨酯兩大類。與溶劑性聚氨酯相比，水性聚氨酯(WPU)是以水替代有機(jī)溶劑，具有氣味小、環(huán)保、操作簡便，節(jié)約資源等優(yōu)點(diǎn)，可與多種水性樹脂復(fù)合以改進(jìn)性能和降低成本。水性聚氨酯作為一種新型的綠色環(huán)保材料，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于輕紡、印染、皮革加工、木材加工和建筑涂料等方面，如此多的用途所涉及的幾乎都是易燃材料，如果不對這些材料在使用時(shí)進(jìn)行阻燃處理，必然存在引發(fā)火災(zāi)的潛在隱患。所以為了減少火災(zāi)的危險(xiǎn)并能更好的保護(hù)人們的財(cái)產(chǎn)安全，這就對材料的阻燃性提出更高的要求，水性聚氨酯的阻燃化能滿足這方面的要求，這也是水性聚氨酯功能化的重要方向之一。目前，對水性聚氨酯的阻燃化研究主要有兩種方法，一種是通過添加大量的阻燃劑來提高水性聚氨酯的阻燃效果；另一種是采用含鹵素的聚醚多元醇或聚醚二元醇作為反應(yīng)單體或是含鹵素的小分子二元醇或二元胺作為擴(kuò)鏈劑來參與合成反應(yīng)，盡管含有鹵素的阻燃劑阻燃效果好，阻燃效能高，可以滿足很多聚氨酯產(chǎn)品的阻燃要求，但它在燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生許多煙霧和有毒有害的腐蝕性氣體(如溴化氫)，因?yàn)檫@種氣體擴(kuò)散速度非?？欤拘苑浅４?，在火災(zāi)中非常危險(xiǎn)，嚴(yán)重妨礙了消防人員的撲救工作。鑒于有鹵阻燃劑的嚴(yán)重弊端，尋找有鹵阻燃劑的替代品無鹵阻燃劑就提上日程，另外選擇無鹵阻燃劑還是環(huán)保的要求。本文從無鹵阻燃的角度出發(fā)，一方面通過含磷的小分子二醇參與擴(kuò)鏈，另一方面通過添加硅溶膠與水性聚氨酯共混，合成無鹵阻燃水性聚氨酯，旨在提高水性聚氨酯的阻燃性能，這既具有研究意義又具有實(shí)用價(jià)值。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀水性聚氨酯的研究開發(fā)可以追溯到上個(gè)世紀(jì)40年代，P．Schlack首次制備了陽離子型水性聚氨酯，此后由于水性聚氨酯本身所具有的優(yōu)異特征而得到了快速發(fā)展。1967年，水性聚氨酯開始實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，1972年由水性聚氨酯行業(yè)的帶頭人一德國Bayer公司率先開發(fā)了水性聚氨酯皮革涂飾劑，1975年由安徽大學(xué)的研究者們向聚氨酯分子鏈中引入親水成分二羥甲基丙酸，使之在水中實(shí)現(xiàn)內(nèi)乳化，從而得到了性能更高的水性聚氨酯，其應(yīng)用領(lǐng)域也隨之拓廣。進(jìn)入20世紀(jì)80年代以后，德國、美國、荷蘭、日本等一些先進(jìn)國家的水性聚氨酯開始從實(shí)驗(yàn)室制備階段逐步發(fā)展為規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用階段?，F(xiàn)在國外許多公司都有水性聚氨酯產(chǎn)品，著名的有Bayer、BASF、DOW、Stahl、DSM、Mace、Wyandotte、日本光洋、大日本油墨等，其中，絕大多數(shù)的都是單組分陰離子型水性聚氨酯。我國從1972年開始研究水性聚氨酯，先后有多家研究機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)廠家參與了研究開發(fā)，較早的如安徽大學(xué)、成都科技大學(xué)、晨光化工研究所等，并有多篇學(xué)術(shù)論文發(fā)表，其研究方向主要為水性聚氨酯皮革涂飾劑。如1976年首先對水性聚氨酯皮革涂飾劑進(jìn)行研究的沈陽皮革所，以及北京5號(hào)乳液和天津皮革所的PU．1型乳液皮革涂飾材料等。20世紀(jì)90年代是我國水性聚氨酯皮革化材技術(shù)科研成果轉(zhuǎn)化的高峰期，最具代表性的有：安徽大學(xué)首先采用二羥甲基丙酸制備水性聚氨酯，其研究成果作為國家火炬項(xiàng)目，成功地轉(zhuǎn)化給安徽大學(xué)科招精細(xì)化工廠，所生產(chǎn)的PU．II型PUD皮革涂飾劑，1991年被評為國家級新產(chǎn)品，投產(chǎn)后水性聚氨酯最高產(chǎn)值曾達(dá)4000余萬元，目前產(chǎn)能約2000t／a以上；安徽安慶月山化工廠目前產(chǎn)能約3000t／a，最高年產(chǎn)值可達(dá)3000萬4000萬元；揚(yáng)州神龍化工廠，最高年產(chǎn)值2000萬元；安徽郎溪化工二廠，最高年產(chǎn)值2000萬元。同一時(shí)期，丹東輕化研究院、四川成都科技大學(xué)的技術(shù)成果也分別被轉(zhuǎn)化，如浙江三門聚氨酯制品廠、河南開封樹脂廠、上海皮革化工廠等，產(chǎn)能約306600t／a，浙江東化最高產(chǎn)值3000t／a，目前產(chǎn)能約5000t／a。20世紀(jì)90年代末，龍頭企業(yè)德國Bayer公司在江蘇無錫投資2400萬美元，建成拜耳無錫皮革化工廠，除生產(chǎn)皮革涂飾劑外，還生產(chǎn)鞣劑、各種助劑等；中國臺(tái)灣宏麟華行在浙江嘉興投資5000萬元人民幣，專門生產(chǎn)皮化產(chǎn)品，包括水性聚氨酯產(chǎn)品。目前我國皮化企業(yè)有200多家，一半以上集中在沿海城市，28％在中部地區(qū)，16％在北方?？偭康?5％來自皮化企業(yè)，55％來自化工企業(yè)。 當(dāng)前存在的問題在以往的研究中，主要存在以下三方面的問題：從制備水性聚氨酯的基本原料來看，異氰酸酯組分主要使用芳香族異氰酸酯，脂肪族以及脂環(huán)族異氰酸酯是最近幾年剛剛發(fā)展起來的；多元醇組分主要使用價(jià)格較為便宜的聚醚型，其次是聚酯型，而性能較好但價(jià)格較高的聚己內(nèi)酯PCL、聚碳酸酯PC、聚四氫呋喃PTMEG等極少見；擴(kuò)鏈劑多使用小分子醇類，如一縮二乙二醇DEG、1，4丁二醇BDO、1,6．己二醇HG等，很少使用胺類擴(kuò)鏈劑；親水單體主要使用二羥甲基丙酸DMPA，而磺酸鹽使用很少。從水性聚氨酯的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看，品種比較單一，以芳香族皮革涂飾用水分散體為主，而膠黏劑用水分散體、涂料用水分散體、紡織用水分散體非常少；而且所制備的分散體的固含量較低，一般在20％30％左右，快干型高固含水分散體很少。從制備水性聚氨酯的方法和種類來看，丙酮法為主，固體自發(fā)分散法、熔融分散法較少；親水基團(tuán)為羧酸鹽(主要為二羥甲基丙酸)的分散體較多，季銨鹽型(如N．甲基二乙醇胺)、磺酸型(如乙二胺基乙磺酸鈉)分散體系較少。但是80年代之后，尤其近幾年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，水性聚氨酯以其工藝簡單，環(huán)保無毒的特點(diǎn)而受到人們的重視，越來越多的研究者和企業(yè)開始投入對水性聚氨酯產(chǎn)品的研究與開發(fā)，國內(nèi)的理論研究水平和產(chǎn)
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