聚氨酯-聚丙烯酸酯复合乳液合成与表征

    戴晶滨张庆华詹晓力陈丰秋

    (浙江大学材料与化工学院,杭州310027)

    摘要：采用原位合成法制备了聚氨酯-聚丙烯酸酯(PUA)复合乳液,通过FTIR,TEM,激光力度分析仪及耐水性分析讨论了R(n(NCO):n(OH)),亲水性扩链剂含量、稀释剂用量以及乳化剂含量对PUA复合乳液及涂膜性能的影响。研究结果表明,R太大或太小都会导致乳液外观和稳定性变差,粒径增大,吸水率提高;DMPA含量增加有利于乳液稳定性提高,粒径也会减小,但是对涂膜的吸水性增加;稀释剂的加入可以改善乳液分散性,提高乳液稳定性;而乳化剂用量增加时,复合乳液粒径减小,粒径分布变窄,耐水性变差。

    关键词：聚氨酯;聚丙烯酸酯;乳液;合成

    水性聚氨酯具有良好的耐低温、柔韧性和耐磨性能,且使用方便,对环境无污染,但是其耐水性较差[1-3]。对水性聚氨酯进行复合改性,可使聚氨酯的性能得到提高[4]。聚丙烯酸酯具有较好的耐水性、耐化学品性和耐候性。因此聚氨酯(PU)和聚丙烯酸酯(PA)2者有机结合所制得的产品,不仅具有PU原有的优越性能,还可以增加涂料耐水性、耐紫外光老化性等[4]。

    本研究采用反应活性温和的异佛尔酮二异氰酸酯(IsophoroneDiisocyanate,IPDI)和聚丙二醇(PPG)作为合成单体,首先在丙烯酸酯中进行PU的预聚,分散后得到PU水分散体,再进行丙烯酸酯的聚合实现对PU的原位改性,制备聚氨酯-聚丙烯酸酯(PUA)复合乳液。系统地研究了R(即n(NCO):n(OH)),二羟甲基丙酸(DMPA)含量、稀释剂添加量以及乳化剂添加量等对PUA乳液性能及外观的影响,对合成工艺条件进行了优化。

    1实验部分

    1.1原料与试剂

    IPDI,德国进口;PPG,羟值102～125mg/g;DMPA;均工业品。甲基丙烯酸丁酯(BA),减压蒸馏,-5℃保存;二月桂酸二丁基锡(DBTDL);丙烯酸羟乙酯(HEA);十二烷基硫酸钠(SDS);聚乙二醇辛基苯基醚(OP-10);均CP。乙二胺(EDA);三乙胺(TEA);过硫酸钾(KPS);N-甲基吡咯烷酮(NMP);丙酮;均AR。去离子水、水性PU分散体,自制。

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