Herstellung von UV-härtbarem wässrigem Poly-Acrylat auf der Basis von Thiol-Klick-Chemie
Forschende fanden heraus, dass die Einführung von Thiokarbamat- und Thioetherbindungen mithilfe von Thiol-Click-Chemie in das Polymergerüst die Bildung eines neuartigen Wasserlack beschleunigt, der eine hohe Härte, Festigkeit und schnelle Aushärtung aufweist.
Die Forschung beweist, dass die optimierte Zusammensetzung des WPTUA-Dispersionssystems, insbesondere mit einem Gehalt von 16 Gew.-% TMPMP und 28 Gew.-% PETTA, zu Filmen führt, die eine hohe Härte, ausgezeichnete Wasserbeständigkeit und gute thermische Stabilität auf empfindlichen Substraten wie Papier, Kunststoff und Holz aufweisen.
Neue Strategien für die Synthese von chemischen Klick-Reaktionen wurden untersucht und bei der Synthese von Funktionspolymeren häufig eingesetzt. In dieser Arbeit wurden auf der Grundlage der Thiol-Klick-Chemie Thiocarbamat- und Thioetherbindungen in das Polymerskelett eingeführt, und anschließend wurde Pentaerythrittetraacrylat (PETTA) in das System eingeführt, um eine interpenetrierende Netzwerkstruktur (IPN) zu bilden. Es entstand eine neuartige wässrige Poly(thiourethan-Urethan)-Acrylat-Beschichtung (WPTUA) mit hoher Zähigkeit, hoher Härte und schneller Aushärtung. Unter der Bedingung eines zinnorganischen Katalysators wurde eine WPTUA-Verbunddispersion unter Verwendung von Isophorondiisocyanat und Polycarbonatdiol als Monomere, 2-Dimethylolpropionsäure als hydrophiler Kettenverlängerer, Trimethylolpropantris(3-mercaptopropionat) (TMPMP) und PETTA hergestellt.
Veranstaltungstipp: Polyurethane
Das FARBE UND LACK // Webinar am 19. Nov 2024 vermittelt Ihnen, warum Polyurethanlacke sich als hochwertige Beschichtungen etabliert haben. Sie lernen welche Polyisocyanate und welche Polyole momentan relevant sind und wie sie das Lacksystem beeinflussen. Auch die Unterschiede, die bei der Formulierung von 1K, 2K sowie wässrigen oder lösemittelhaltigen Polyurethansystemen zu beachten sind, werden vermittelt. Abgerundet wird das Programm durch die Vermittlung von Tipps zu Dual-Cure- und Hybridsystemen.
Die Molekülstrukturen der wässrigen Poly(thiourethan-Urethan)-Zwischenprodukte (WPTU), der WPTUA-Oligomere und der UV-gehärteten Polymere wurden mittels FTIR-Spektroskopie und Raman-Spektroskopie untersucht. Die Auswirkungen des Gehalts an TMPMP und PETTA auf die Eigenschaften von WPTUA, einschließlich Dispersionsstabilität, thermische Eigenschaften, mechanische Eigenschaften, Wasserbeständigkeit, Härte und Zähigkeit, wurden untersucht. Es wurde festgestellt, dass die WPTUA-Dispersion mit 16 Gew.-% TMPMP und 28 Gew.-% PETTA eine hohe Härte, signifikante Wasserbeständigkeit und gute thermische Stabilität für Beschichtungsanwendungen auf empfindlichen Substraten wie Papier, Kunststoff und Holz aufweist.
Diese Forschungsarbeit wurde im Journal of Coatings Technology and Research, Band 21, Seiten 507-519, (2024) veröffentlicht.