Page 104 - 2025水性涂料虚拟专辑
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何 等：蓖麻油-异山 醇基水性光固化聚氨酯的合成及性能研究
表1 WPU合成过程中蓖麻油和 的用量 磁表征，结果如图1所示。
Table 1 The dosage of castor oil and isosorbitol in 由图 1（a）可知 ，2 270 cm 处无特征峰 ，表明
-1
the WPU synthesis process —NCO 已经反应完全，同时在 3 400 cm 左右的宽峰
-1
WPU- WPU- WPU- WPU- WPU- 对应—NH—的吸收峰，表明氨基甲酸酯的成功合成；
项目
0 1 2 3 4 1 712 cm 对应—C=O 的伸缩振动峰，表明含有酯的
-1
/
m（蓖麻油）g 9. 33 7. 65 6. 91 5. 60 4. 67
结构；2 933 cm 处对应—CH —CH 的吸收峰，表明
-1
2 3
/
m（异山 醇）g 0 0. 39 0. 57 0. 88 1. 10 -1
蓖麻油被成功引入；在 1 500 cm 左右的峰对应 C=C
1. 3 聚氨酯涂膜的制备 的特征峰，表明双键被成功引入；在 WPU-4的红外光
谱中，890 cm 处存在较为微弱的峰为 C—O—C 的弯
-1
称取一定量的水性光固化生物基聚氨酯乳液，
曲振动峰，表明异山 醇被成功引入。
加入树脂乳液固含量 5% 的光引发剂 1173，避光分散
由图 1（b）可知，=0. 86 处为 IPDI 上 2 个相邻的
均匀后，将其分别涂覆在玻璃片和聚四氟乙烯模具
—CH 与蓖麻油上的—CH 的质子峰， =1. 24 处为蓖
中，室温避光通风干燥 4 h，然后转移至 60 ℃烘箱中 3 3
麻油上—CH —链段的质子峰， =1. 98 对应蓖麻油上
干燥 2 h，最后放入光固机（功率 1 kW）中固化 45 s，即 2
双键两边相连的—CH —的质子峰， =2. 26 处为蓖麻
得水性光固化生物基聚氨酯涂膜。 2
1. 4 测试与表 油上 C=O 相邻的—CH —的质子峰， =4. 25 处为蓖
2
麻油上酯基相邻的—CH —的质子峰， =4. 59 处为
（1）乳液性能测试。采用 减全反射 立叶变 2
蓖麻油上与氨基甲酸酯相连的叔碳上的氢原子质子
换红外光谱仪在波长 500~4 000 cm 范围，使用 化
-1
峰，=5. 32 处为蓖麻油上双键的质子峰，=5. 83 处
盐片表征合成产物结构；将产物溶解在 代二甲
为蓖麻油上丙三醇链段叔碳上的氢原子质子峰，综
基亚 中，采用核磁共振波谱仪分析产物结构；采用
上可以说明蓖麻油被成功引入聚氨酯体系中； =
Zeta 电位及纳米粒度分析仪，取乳液 2~3 滴于比色
0. 98 和 4. 25 处为 DMPA 上—CH 和—CH —的质子
中用去离子水稀释到刻度值，测试乳液的粒径；乳液 3 2
峰，可以说明 DMPA 被成功引入聚氨酯体系中； =
稳定性测试：采用目测法，观察乳液是否澄清透明、是
1. 50 和 3. 31 处分别为 TEA 上—CH 与—CH —的质
否泛蓝光、内部有无杂质等现象；按照GB/T 6753. 3— 3 2
子峰，说明 TEA 被引入聚氨酯体系中；=4. 03 处为
1986 测试乳液的贮存稳定性；采用热重分析仪在 N
2
气 下，30~600 ℃，设定 N 流速为 50 mL/min，升温速 PETA 上与酯基相连的—CH —的质子峰， =5. 96 和
2
2
率为20 ℃/min，对样品进行热重分析。 6. 33 处分别为 PETA 上端乙烯基中=CH 上不同的
2
氢原子的质子峰，=6. 16 处为 PETA 上端乙烯基中
（2）涂膜性能测试。采用双立 台式试验系统
按照 GB/T 528—2009 测试涂膜的力学性能，拉伸速 —CH=上的质子峰，说明 PETA 被成功引入聚氨酯
率 20 mm/min，每组样条测试 3次取平均值；采用紫外 体系中。
可见近红外分光光度计测试涂膜透过率，测试波长 与图 1（b）相比，图 1（c）中还可以发现在 =3. 83
范围 300~1 500 nm，涂膜厚度 0. 1 mm；按照 为异山 醇上—CH —的质子峰， =4. 38 处为异山
2
GB/T 6739—2022 测试涂膜铅笔硬度 ；按照 醇上 2 个稠合的四氢呋喃（THF）环状结构中间的叔
GB/T 9286—2021 测试涂膜附着力；采用光学接触角 碳上的氢原子质子峰，=4. 92 处为异山 醇上与氨
测量仪测试涂膜的水接触角；将涂膜置于 45 ℃真空 基甲酸酯相连的叔碳上的氢原子质子峰，综上所述，
干燥箱至恒质量，称质量记为 m ，然后将其在去离子 异山 醇被成功引入聚氨酯体系中。
0
水中浸泡 24 h，吸取涂膜表面的水分后，称质量记为 2. 2 乳液粒 分析
m ，按式（1）计算涂膜吸水率。 图 2 是水性光固化生物基聚氨酯乳液的粒径
1
吸水率=（m -m）/m ×100% 式（1） 分布。
1 0 0
2 结果与讨论 从图 2 可以看出，异山 醇加入后 WPU 的粒径
明显降低，粒径分布明显变窄，且随异山 醇含量的
2. 1 乳液结构分析 增加，乳液粒径逐渐减小。一方面是因为异山 醇
选取 WPU-0 和 WPU-4，对其结构进行红外和核 对蓖麻油的替代减小了聚氨酯的相对分子质量，乳
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