水性聚氨酯丙烯酸酯復(fù)合乳液的合成、表征與性能研究.pdf

1、水性聚氨酯丙烯酸酯（WPUA）兼具聚氨酯（PU）與聚丙烯酸酯（PA）的優(yōu)點(diǎn)，安全環(huán)保，價(jià)格低廉，成膜性能好，物理機(jī)械性能優(yōu)異，被廣泛地應(yīng)用于涂料、膠黏劑、紡織印染等領(lǐng)域。然而，合成WPUA時(shí)，常以含羧基的WPU為自乳化劑，PA的含量很難超過40％，制備成本較高；分子鏈上含親水的羧基，其膜的耐水性能較差。為解決這些問題，本文采用異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）、聚氧化丙烯二醇（PPG）、2,2-二羥甲基丙酸（DMPA）、1,4丁二醇（BDO

2、）合成異氰酸基封端的聚氨酯預(yù)聚物，進(jìn)一步用含羥基的乙烯基化合物封端，經(jīng)中和、乳化，合成可聚合的WPU預(yù)聚體乳液。將其和丙烯酸酯聚合，分別合成化學(xué)鍵連接的高PA/PU比例、有機(jī)硅改性、有機(jī)硅氟共改性的WPUA復(fù)合乳液，并研究了其物理與化學(xué)性能。主要內(nèi)容如下：
　　1.使用烯丙基聚氧乙烯醚（APEE）作為PU和PA之間的偶聯(lián)劑，合成了穩(wěn)定的水性聚氨酯丙烯酸（WPUA）復(fù)合乳液，其AC/PU質(zhì)量比范圍為45/55至70/30。通過該方法

3、可以制備具有低成本且性能優(yōu)異的WPUA復(fù)合乳液，并研究了PA用量對其性能的影響。結(jié)果表明：制備的WPUA復(fù)合乳液呈現(xiàn)出明顯的核殼結(jié)構(gòu)，PU與PA之間通過化學(xué)鍵結(jié)合，且WPUA分子為線性結(jié)構(gòu)。復(fù)合乳液在剪切過程的初始階段表現(xiàn)為剪切變稀，符合牛頓流體特征。隨著PA用量的增加，乳液的粒徑逐漸增加并且分布變寬，乳液黏度逐漸減少，膠膜的拉伸應(yīng)力、邵氏A硬度、儲能模量、玻璃轉(zhuǎn)化溫度、耐水性和水接觸角增加。
　　2.使用聚二甲基硅氧烷（PDMS

4、）作為混合軟段引入PU分子鏈段當(dāng)中，然后與甲基丙烯酸甲酯（MMA）和丙烯酸丁酯（BA）通過原位乳液共聚法制備一系列有機(jī)硅改性WPUA復(fù)合乳液，并研究PDMS用量對復(fù)合乳液及膠膜性能的影響。結(jié)果表明：乳液均顯示出剪切變稀行為，隨著PDMS含量的增加，乳液平均粒徑增加，粘度逐漸降低。索氏提取的結(jié)果表明，WPUA共聚物為交聯(lián)結(jié)構(gòu)，但隨著PDMS含量的增加，交聯(lián)度降低。FT-IR分峰研究表明，引入PDMS降低WPUA體系的氫鍵含量，并增加相分離

5、程度。PDMS含量的增加導(dǎo)致膜的拉伸強(qiáng)度，硬度，儲能模量和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度降低，但是斷裂伸長率增加。增加PDMS含量使復(fù)合膜的水接觸角顯著增加，極大地改善了復(fù)合膜的表面疏水性。
　　3.使用甲基丙烯酸十二氟庚酯（DFMA）作為丙烯酸酯單體與含硅PU預(yù)聚體進(jìn)行乳液共聚，制備一系列有機(jī)氟硅改性WPUA復(fù)合乳液，研究其對復(fù)合乳液及膠膜性能的影響。所有合成乳液均顯示出剪切變稀行為，隨著FDMA含量的增加，乳液平均粒徑而增加，乳液的粘度逐漸降