水性丙烯酸酯改性聚氨酯共聚乳液的制備及性能研究.pdf

1、水性聚氨酯(WPU)具有不易燃燒、安全、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，是最具代表性的水性聚合物產(chǎn)品之一，已廣泛應(yīng)用于水性油墨、涂料、膠黏劑、皮革涂飾劑等領(lǐng)域。然而WPU具有耐水性差、光澤度低、價(jià)格昂貴等缺陷，限制其更廣泛的實(shí)際應(yīng)用。通過水性丙烯酸(PA)對WPU進(jìn)行改性，可改善WPU的耐水性、耐熱性，并能降低WPU的使用成本，擴(kuò)大WPU的使用范圍。本論文以丙烯酸改性聚氨酯乳液的合成為研究對象，設(shè)計(jì)和應(yīng)用不同的交聯(lián)體系以提高膠膜的性能特別是耐水性，系統(tǒng)地研

2、究了體系配方與反應(yīng)工藝、交聯(lián)劑種類等對乳液及乳膠膜的性能的影響。本論文主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　(1)以三羥甲基丙烷單烯丙基醚(TMPME)作為偶聯(lián)劑，將碳碳雙鍵引入到聚氨酯鏈段的側(cè)鏈上，合成水性丙烯酸酯接枝改性的聚氨酯(PUA)乳液，系統(tǒng)地研究聚氨酯預(yù)聚時(shí)間、丙烯酸酯聚合條件、親水單體用量、降粘劑種類與用量、固含量等各種因素對丙烯酸改性聚氨酯乳液制備工藝條件的影響。結(jié)果表明，當(dāng)親水單體含量大于3％、以四氫呋喃作為降粘劑且用量

3、為10％、設(shè)計(jì)固含量為30％時(shí)的PUA乳液的合成工藝具有優(yōu)異的穩(wěn)定性與可重復(fù)性，制備得到的PU及PUA乳液穩(wěn)定性良好。
　　(2)使用不同用量的TMPME制備了系列內(nèi)交聯(lián)型PUA乳液，利用TEM對PUA乳液的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)乳膠粒具有核殼結(jié)構(gòu)，TEM測試得到的乳膠粒粒徑及分布與DLS測定粒徑數(shù)據(jù)相符。研究偶聯(lián)劑用量對PUA乳液及乳膠膜性能發(fā)現(xiàn)，引入適量的TMPME可以在分子內(nèi)產(chǎn)生一定的內(nèi)交聯(lián)結(jié)構(gòu)，從而提高PUA乳膠膜的耐水性

4、、耐熱性、交聯(lián)度、耐溶劑性以及力學(xué)性能。當(dāng)TMPME含量為3wt％時(shí)，乳膠膜的耐水性最好，吸水率為7.0％;當(dāng)TMPME含量為2wt％時(shí)，PUA乳膠膜的拉伸強(qiáng)度最大達(dá)到8.7Mpa。但當(dāng)TMPME含量過高時(shí)，乳膠膜的耐水性、交聯(lián)度、力學(xué)性能均有一定的下降。乳膠膜的接觸角隨TMPME用量增加而降低。研究了PUA聚合物接枝率的測定方法，并測試了使用不同用量的偶聯(lián)劑制備的PUA的接枝率。結(jié)果表明，TMPME的用量對PUA的接枝率有很大的影響，

5、一定用量的TMPME能保證制備的PUA具有高的接枝改性率，但當(dāng)TMPME含量過高時(shí)，PUA的接枝率會隨著TMPME含量的升高而稍有下降，導(dǎo)致成膜性能變差。
　　(3)分別采用酮肼交聯(lián)體系及有機(jī)硅交聯(lián)劑對PUA乳液進(jìn)行進(jìn)一步改性發(fā)現(xiàn)，DAAM+ADH交聯(lián)體系對PUA耐水性提升作用較小，而有機(jī)硅單體A-174對提高PUA乳膠膜耐水性的作用明顯;當(dāng)TMPME含量為2 wt％、A-174含量為4wt％時(shí)，制備的乳膠膜的吸水率最低，達(dá)到7.