丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液的制備與性能研究.pdf

1、水性聚氨酯(WPU)具有環(huán)境友好、成膜性能好和附著力高等特點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于涂料、膠黏劑、紡織和印染等制造行業(yè)。但WPU價(jià)格較高，部分性能需要進(jìn)一步提高，對(duì)其進(jìn)行改性成為目前研究的熱點(diǎn)。聚丙烯酸酯(PA)以較好的耐水性、耐候性、高光澤和低成本等特點(diǎn)而著稱，將其用于WPU改性，可以協(xié)同發(fā)揮兩種聚合物各自的優(yōu)點(diǎn)，制備出綜合性能優(yōu)異的丙烯酸酯水性聚氨酯復(fù)合乳液(PUA)。由于PU/PA二者的相容性對(duì)于其協(xié)同效果的發(fā)揮有著決定性的作用，因此，本

2、文通過(guò)一系列丙烯酸酯功能單體改性PUA復(fù)合乳液以提高分子鏈段間的相互作用，實(shí)現(xiàn)乳液粒子設(shè)計(jì)以及膠膜性能的改良。主要內(nèi)容如下:
　　1.丙烯酰嗎啉(ACMO)和丙烯酸異辛酯（2-EHA）改性PUA復(fù)合乳液，研究ACMO和2-EHA用量對(duì)其性能的影響。結(jié)果表明:制備的復(fù)合乳液的粒子表現(xiàn)出半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。隨著ACMO用量的增加，乳液的平均粒徑減小，粘度升高;但2-EHA對(duì)乳液的平均粒徑和粘度影響不大。由于ACMO使得PA與PU分子鏈段間

3、或與其他極性基團(tuán)間可以形成更多的氫鍵，因此改性PUA膠膜的拉伸強(qiáng)度和對(duì)基材的附著力提高，但耐水性和斷裂伸長(zhǎng)率降低。通過(guò)2-EHA和ACMO的混配可以制備出綜合性能優(yōu)異的PUA復(fù)合乳液。
　　2.制備一系列羥基化的PUA復(fù)合乳液并研究其在雙組份涂料中的應(yīng)用。結(jié)果表明:增加HEA/BA的質(zhì)量比，PUA復(fù)合乳液的平均粒徑減小，且粒徑分布變窄，而乳液粒子的平均比表面積和粘度增加。乳液粒子形貌呈現(xiàn)出核殼結(jié)構(gòu)，甚至多核結(jié)構(gòu)。PUA膠膜的熱穩(wěn)定

4、性、附著力和拉伸強(qiáng)度均有所增加，但膠膜表面水接觸角降低，吸水率升高。但在雙組分涂料中，含異氰酸酯基的固化劑能夠與PUA的羥基進(jìn)行交聯(lián)固化。該固化膜有著高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和耐水性。
　　3.自交聯(lián)型PUA復(fù)合乳液的制備及其膠膜性能的研究。研究發(fā)現(xiàn):當(dāng)甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)用量不超過(guò)5wt％時(shí)，乳液具有良好的穩(wěn)定性。增加GMA用量，乳液粒徑隨之增大，但粒子仍為核殼結(jié)構(gòu)。由于環(huán)氧基與羧基以及環(huán)氧基自身之間的反應(yīng)，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

5、，膠膜的交聯(lián)率、耐水性、耐化學(xué)性和力學(xué)性能明顯提升，但斷裂伸長(zhǎng)率有所降低。
　　4.研究烯丙基聚氧乙烯醚(APEG)用量對(duì)PUA復(fù)合乳液、膠膜及其粘結(jié)性能的影響。結(jié)果表明:隨著APEG用量的增加，乳液粒徑先減小后增大，粘度先增大后減少。引入APEG，可以提高PA在PUA中的含量，PA比例達(dá)到50 wt％時(shí)，乳液仍可保持穩(wěn)定。APEG用量對(duì)PUA膠膜性能有較大的影響。隨APEG用量的增加，膠膜的吸水率上升，斷裂伸長(zhǎng)率提高，拉伸強(qiáng)度和