水性聚氨酯丙烯酸酯復(fù)合乳液的合成及其改性研究.pdf

1、聚氨酯材料因其強(qiáng)度高、柔韌性好、耐磨、耐化學(xué)腐蝕性優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于涂料、膠黏劑、皮革涂飾劑、橡塑等領(lǐng)域。近年來，隨著環(huán)保法規(guī)的日益完善，人們環(huán)境意識的不斷增強(qiáng)，開發(fā)具有低毒、環(huán)保、節(jié)能的水性聚氨酯（WPU）材料成為研究熱點(diǎn)。但是，單組分WPU大多為線性的熱塑性聚合物，缺乏交聯(lián)性結(jié)構(gòu)，所以存在力學(xué)性能和耐溶劑性能不足等問題。聚丙烯酸酯（PA）具有良好的耐候性，涂膜硬度，優(yōu)異耐水耐溶劑性，故其與聚氨酯在性能上存在很強(qiáng)的互補(bǔ)性。因此，本

2、文主要研究了丙烯酸酯改性PU，以其得到性能優(yōu)異的水性聚氨酯材料。
　　采用原位聚合法合成了一種無皂丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液（HWPUA），并以此為基礎(chǔ)，分別引入有機(jī)硅和環(huán)氧丙烯酸酯對HWPUA復(fù)合乳液進(jìn)行改性。研究了其結(jié)構(gòu)對性能影響，為聚氨酯丙烯酸酯復(fù)合乳液（WPUA）的合成及其改性的研究提供了理論依據(jù)。
　　1)以聚己二酸新戊二醇酯二醇（PNAL），六亞甲基二異氰酸酯（HDI），2,2-二羥甲基丙酸（DMPA），苯乙烯(

3、St)，丙烯酸丁酯（BA）等為主要原料合成聚氨酯/聚丙烯酸酯乳液（HWPUA），采用紅外光譜（FT-IR）對產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，考察了乙烯基單體含量、m（St）:m（BA）、DMPA含量等因素對HWPUA性能的影響。結(jié)果顯示：當(dāng)w（PA）=30％、初始n（-NCO）﹕n（-OH）=6﹕1、w（DMPA）=6%、m（St）:m（BA）=6﹕4時，所得 WPUA乳液性能穩(wěn)定，吸水率降低至19.5%，比較未改性聚氨酯的吸水率40.53%，吸

4、水率降低了51.89%，制備出了具有良好耐水性能和耐熱性能的HWPUA復(fù)合乳液。
　　采用掃描電鏡（SEM）、X射線衍射儀（XRD）等對HWPUA的微觀形貌和結(jié)晶性能進(jìn)行了研究。SEM表明，聚氨酯材料中硬段軟段排列有序且分布較為均勻，隨著丙烯酸酯的引入，漆膜的表面變得粗糙，體系中兩相相容性增加。PU、HWPUA都存在較寬的非晶態(tài)的彌散峰，表明所有樣品都沒有明顯的結(jié)晶。熱性能分析表明隨著丙烯酸酯的加入，聚氨酯材料的熱穩(wěn)定性得以提高。

5、
　　2)采用聚己二酸新戊二醇酯二醇（PNAL）、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、2,2-二羥甲基丙酸（DMPA）、三羥甲基丙烷(TMP)進(jìn)行預(yù)縮聚，以氨丙基三乙氧基硅垸(KH550) 和甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)作為封端劑，合成聚氨酯種子乳液。加入苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)制得有機(jī)硅改性HWPUA復(fù)合乳液（Si-HWPUA）。通過FT-IR對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，DLS、透射電鏡(TEM)對其乳液的粒徑及其形貌進(jìn)行表

6、征，TG、XRD等對Si-HWPUA熱穩(wěn)定性和結(jié)晶性能進(jìn)行分析。隨著KH550的加入，HWPUA的性能有顯著提高，當(dāng)w(KH550)=5%時，其具有優(yōu)異的耐水性和熱穩(wěn)定性。
　　3)以HWPUA復(fù)合乳液為基礎(chǔ)，加入交聯(lián)性單體甲基丙烯酸縮水甘油醚（GMA），合成一種環(huán)氧改性的HWPUA乳液（G-HWPUA）。通過紅外對G-HWPUA的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。乳液穩(wěn)定性、熱分析、吸水率測試結(jié)果顯示：當(dāng)GMA加入量為27%時，G-HWPUA具有良