雙組分水性聚氨酯漆膜制備實驗設計論文

時間：2021-04-20 11:14:53 論文我要投稿

雙組分水性聚氨酯漆膜制備實驗設計論文

　　1實驗部分

雙組分水性聚氨酯漆膜制備實驗設計論文

　　1.1實驗目的

　　理解聚氨酯乳液的合成原理，掌握聚氨酯乳液的制備、穩(wěn)定性評價辦法，了解激光粒度儀的原理及測試方法，掌握紅外光譜儀的原理及測試方法。

　　1.2實驗藥品、儀器

　　1)藥品聚己內(nèi)酯1000(PCL1000，分析純，天津市科密歐化學試劑有限公司);二羥甲基丙酸(DMPA，分析純，天津市化學試劑廠);三乙胺(TEA，分析純，天津市博迪化工有限公司);甲苯二異氰酸酯(TDI，分析純，廣州昊毅化工科技有限公司);丙酮(分析純，國藥集團化學試劑廠);二月桂酸二丁基錫(DBTDL，分析純，天津市富宇精細化工有限公司);HDI三聚體固化劑(分析純，煙臺萬華聚氨酯股份有限公司);N2(99.999)。

　　2)儀器三口燒瓶、油浴加熱鍋、機械攪拌裝置、循環(huán)水真空泵、離心分離機、分析天平、微量注射器(100μL)、移液管(1mL)。激光粒度儀(MalvernZetasizerNanoS)，檢測聚氨酯分散體的平均粒徑大小及其分布。紅外光譜儀(JASCOFT－IＲ430)，檢測聚氨酯漆膜的結(jié)構(gòu)。

　　1.3實驗方法

　　1)水性聚氨酯分散體的合成準確稱量PCL10001.0g和一定質(zhì)量的DMPA(其質(zhì)量占原料總質(zhì)量的6)，裝入帶有機械攪拌裝置的三口燒瓶中，在N2保護下加熱到60℃，體系充分混合、溶解后，按n(NCO)/n(OH)=1.3，用移液管向體系內(nèi)加入一定質(zhì)量的TDI，并加入催化劑DBTDL1～2滴，反應時間0.5h;待升溫至75℃反應時間4.5h，反應過程中，適時加入丙酮降黏;降溫至45℃，用微量注射器加入與DMPA等摩爾的TEA，攪拌30min。將三口燒瓶置于冰浴中，向體系內(nèi)加適量水(按不同的固含量設計確定)乳化15min，真空抽除丙酮，制成固含量為25～45的乳液，即聚氨酯分散體。其合成過程。

　　2)雙組分水性聚氨酯漆膜的制備向聚氨酯分散體中加入占其質(zhì)量30的HDI三聚體固化劑，加入適量去離子水或溶劑調(diào)節(jié)乳液黏度，攪拌均勻，即得到雙組分水性聚氨酯乳液。用玻璃棒滾涂的方法將此乳液涂在聚四氟乙烯板上，待漆膜表干后置于60oC烘箱中干燥48h，得到雙組分水性聚氨酯漆膜。用FT－IＲ測試漆膜結(jié)構(gòu)。

　　1.4聚氨酯分散體外觀及穩(wěn)定性的評價

　　將聚氨酯分散體在室溫下靜置，觀察乳液分散均勻程度以及有無沉淀、結(jié)塊、凝膠等現(xiàn)象。按國家標準規(guī)定的方法采用離心機加速沉降模擬乳液貯存的穩(wěn)定性:在離心機中以3000r/min轉(zhuǎn)速離心沉降，15min后若乳液無沉淀，則認為貯存穩(wěn)定期達180d。

　　2實驗結(jié)果及分析

　　典型的激光粒度儀測試結(jié)果。實驗結(jié)果表明，隨著固含量的增大，乳液中分子濃度越大，相互碰撞的概率增大，乳液的粒徑呈明顯增大趨勢。為了得到穩(wěn)定的乳液，固含量控制在40以下比較合適。

　　3需要思考或討論的問題

　　1)查閱文獻，了解聚氨酯涂料的.種類、合成方法、應用領域及各自的優(yōu)缺點。

　　2)合成聚氨酯分散體的過程中，為何要嚴格控制溫度?

　　3)n(NCO)/n(OH)的比值過大或者過小對結(jié)果有什么影響?

　　4)用激光粒度儀測量粒徑時，有哪些注意事項?

　　5)紅外光譜測試的基本原理和方法

　　4結(jié)束語

　　本實驗合成的是一種與日常生活息息相關且綠色環(huán)保的涂料。該實驗涉及到聚氨酯的合成原理、分散體的粒度分析和穩(wěn)定性測試、聚氨酯漆膜的結(jié)構(gòu)表征，與有機化學、高分子合成原理、聚合物合成工藝學、現(xiàn)代儀器分析等理論課程相輔相成。學生通過實驗，能夠?qū)⒁褜W習的理論課程和基本的實驗操作技能融合在一起，對其動手能力、綜合分析能力等的提高具有很大的促進作用。本實驗教學以小組方式進行。教師提前一周將實驗資料發(fā)給學生，要求學生先查閱有關聚氨酯的文獻，了解聚氨酯涂料的種類、合成方法、應用領域及各自的優(yōu)缺點;根據(jù)實驗方法設計小組的實驗方案，并進行原料計算，寫出預習報告。實驗前通過小組討論會，各自陳述小組方案和設計理由，由教師進行點評和修正，確定最終的實驗方案。這種教學過程能最大程度地激發(fā)學生的積極性和求知欲，培養(yǎng)學生解決實際問題的能力。在實驗中，可以通過本學院分析中心的開放實驗平臺，讓學生自己動手用激光粒度儀測定聚氨酯分散體中分散質(zhì)的粒度分布，用紅外光譜儀測定聚氨酯漆膜的結(jié)構(gòu)、分析圖譜。以有機合成為主線，輔以常規(guī)分析或儀器分析手段進行相關的表征，既有新知識的傳授，也有對已學習實驗技術的應用，達到鞏固和提高的目的，為學生日后的工作打下良好的基礎。

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