水性聚氨酯-聚丙烯酸酯（苯乙烯）復(fù)合乳液研究.pdf

1、本論文的工作主要集中在水性聚氨酯基的聚丙烯酸酯(苯乙烯)復(fù)合乳液的研究及其應(yīng)用上。分為三個(gè)部分，主要工作總結(jié)如下： 1.以水性聚氨酯為種子或乳化劑的MMA(St)乳液聚合研究 a)以MMA為溶劑合成水性聚氨酯，并且測定了2，4-甲苯二異氰酸酯與聚己內(nèi)酯二元醇在不同溫度下的反應(yīng)速率常數(shù)。在成功制備水性聚氨酯的條件下，進(jìn)一步將所得的MMA/水性聚氨酯復(fù)合乳液進(jìn)行γ射線引發(fā)種子乳液聚合。通過FT-IR光譜觀察到PMMA與聚氨酯

2、的接枝反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)在輻射引發(fā)乳液聚合過程中，接枝反應(yīng)發(fā)生幾率較化學(xué)熱引發(fā)大。 b)合成了以聚己內(nèi)酯二醇為軟段的水性聚氨酯，測定了該水性聚氨酯的臨界聚集濃度，發(fā)現(xiàn)臨界聚集濃度隨著體系堿性的增加而增大。此外，還通過在聚氨酯分子末端引入苯環(huán)測定了其分子量，測定了在不同水性聚氨酯種子濃度下的苯乙烯乳液聚合速度，發(fā)現(xiàn)乳液聚合速度隨著水性聚氨酯用量以及劑量率的增加而增加。通過紅外光譜、核磁共振氫譜，以及光電子能譜證明了水性聚氨酯與聚苯乙烯之間

3、的接枝反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)水性聚氨酯的接枝百分比隨著其用量的減少而增加，且隨著劑量率的增加而增加。與化學(xué)引發(fā)劑熱引發(fā)苯乙烯進(jìn)行乳液聚合法相比較，輻射引發(fā)苯乙烯種子乳液聚合能夠大幅度地提高水性聚氨酯的接枝百分比。 c)應(yīng)用聚己內(nèi)酯二醇、甲苯二異氰酸酯等合成了水性聚氨酯高分子乳化劑，并用作St/MMA乳液的乳化劑。在室溫下，利用60Co-γ射線引發(fā)單體進(jìn)行乳液共聚反應(yīng)。測定的乳液共聚轉(zhuǎn)化率—時(shí)間曲線表明，乳液的聚合速率隨著少量的MMA單體的加

4、入而大大提高，亦隨著MMA用量的增加而增加。乳膠粒子的透射電鏡照片顯示：乳膠粒子的平均粒徑不隨單體用量比例的變化而改變，但乳膠粒子的粒徑分布隨著MMA單體的加入而變窄。利用聚合物的核磁共振氫譜，證明了體系中隨著MMA與St用量接近一比一時(shí)，單體以共聚為主。此外，抽提過后樣品的紅外光譜及核磁共振證明了水性聚氨酯高分子乳化劑與單體及其聚合物之間的接枝反應(yīng)，且在劑量率一定的條件下，只有當(dāng)單體的乳液聚合速率達(dá)到某一特定值時(shí)，水性聚氨酯的接枝百分

5、比才能達(dá)到最大值。 2.以水性聚氨酯作為穩(wěn)定劑的MMA(St)分散聚合研究 a)合成了以聚己內(nèi)酯二醇為軟段、以二羥甲基丁酸為親水段的水性聚氨酯，并以此水性聚氨酯為穩(wěn)定劑，在乙醇/水體系中進(jìn)行了苯乙烯單體的輻射引發(fā)分散聚合的研究。所得到的苯乙烯的轉(zhuǎn)化率—時(shí)間曲線符合分散聚合的特征。該體系中由于聚苯乙烯與水性聚氨酯穩(wěn)定劑相容性差，且在輻射場中苯乙烯在連續(xù)相中很難形成大分子量的聚合物，從而導(dǎo)致體系中乳膠粒子的成核與穩(wěn)定主要依靠

6、水性聚氨酯穩(wěn)定劑與苯乙烯及其齊聚物的接枝反應(yīng)來完成。核磁共振、紅外光譜，以及光電子能譜均證明了該接枝反應(yīng)的存在。進(jìn)一步利用核磁共振譜計(jì)算了發(fā)生接枝反應(yīng)的水性聚氨酯占總的水性聚氨酯的百分比(G)，并通過透射電鏡照片計(jì)算出了乳膠粒子的平均粒徑及其分布。研究發(fā)現(xiàn)了乳膠粒子的平均粒徑(d)與水性聚氨酯的接枝百分比(G)近似滿足下列關(guān)系式：d∝1/3√GWPU。 b)合成了以聚己內(nèi)酯二醇以及聚乙二醇為軟段的水性聚氨酯；并以此水性聚氨酯為穩(wěn)

7、定劑，在甲醇/水體系中進(jìn)行了MMA單體的輻射引發(fā)分散聚合的研究。研究發(fā)現(xiàn)：雖然水性聚氨酯穩(wěn)定劑分子中并未引入任何反應(yīng)型基團(tuán)，但是，由于γ射線的作用仍然可以形成水性聚氨酯與PMMA的共聚物，最終使得MMA的分散聚合反應(yīng)成功進(jìn)行。同樣我們通過紅外光譜以及核磁共振氫譜證明了接枝反應(yīng)的存在。此外，PMMA微球的粒徑隨著水性聚氨酯穩(wěn)定劑用量的增加而減小，而其粒徑分布卻隨著穩(wěn)定劑用量的增加而變窄。 3.水性聚氨酯/二硫化三鎳/聚苯乙烯復(fù)合材