硅溶膠-自交聯(lián)聚氨酯-聚丙烯酸酯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及性能研究.pdf

1、針對(duì)水性聚氨酯（WPU）漆是行業(yè)發(fā)展的方向，目前主要存在耐水性、耐溶劑性以及耐磨性不夠等問題，研究者主要通過各種改性以提高這些性能。本課題首先采用甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA）對(duì)納米硅溶膠進(jìn)行了表面化學(xué)改性。然后采用丙烯酸酯、改性硅溶膠和酮肼交聯(lián)三種改性方式同時(shí)對(duì) WPU進(jìn)行復(fù)合改性。本文創(chuàng)新的將硅溶膠用含有不飽和雙鍵的GMA改性，有助于后續(xù)引入到WPU骨架分子鏈上，并且通過丙烯酸酯和酮肼交聯(lián)的改性，借助無皂原位乳液聚合法制備出了改性

2、WPU有機(jī)-無機(jī)三維互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的乳膠膜。本文研究了GMA改性納米硅溶膠的反應(yīng)條件以及對(duì)其性能的影響。在此基礎(chǔ)上，研究了改性硅溶膠中GMA以及改性硅溶膠含量對(duì)改性WPU乳液以及膠膜性能的影響。最后，研究了酮肼交聯(lián)對(duì)硅溶膠和丙烯酸酯改性的WPU微觀形貌和成膜性能的影響。本文主要研究?jī)?nèi)容如下：
　?。?）在納米硅溶膠的改性中，選用了三種不同pH值的納米硅溶膠進(jìn)行了改性，制備了一系列不同GMA含量的改性硅溶膠?？疾炝瞬煌琾H值，反應(yīng)溫度

3、以及 GMA含量對(duì)硅溶膠穩(wěn)定性、粒徑以及 PDI等的影響。紅外和微觀形貌分析結(jié)果表明，改性納米硅溶膠中改性劑GMA和納米硅溶膠表面以化學(xué)鍵合的方式雜化復(fù)合。反應(yīng)溫度為60℃時(shí)，中性改性納米硅溶膠的穩(wěn)定性最好，粒徑最小達(dá)到61nm。隨改性劑GMA含量的增加，硅溶膠的粒徑和PDI指數(shù)先減小后增加。當(dāng)改性劑GMA含量不大于2.5％時(shí)，改性納米硅溶膠室溫下可以儲(chǔ)存3個(gè)月以上。
　?。?）在硅溶膠/自交聯(lián)聚氨酯-聚丙烯酸酯（自交聯(lián) WSPU

4、A）中，制備了一系列不同R值自交聯(lián)WSPUA。探討了R值對(duì)乳液和漆膜性能的影響。紅外光譜表明，納米硅溶膠和酮肼成功地引入到聚氨酯-聚丙烯酸酯分子鏈上。TEM顯示，自交聯(lián)WSPUA乳液成圓球形，大小均一，沒有明顯的核殼結(jié)構(gòu)。不同R值對(duì)乳液以及漆膜性能的影響顯著，當(dāng)R值不斷增加時(shí)，乳液由微藍(lán)半透明逐漸變成乳白色，機(jī)械穩(wěn)定性降低，鉛筆硬度和附著力顯著提高。此外，乳液粒徑也隨著R值的上升而增大。
　?。?）調(diào)整改性硅溶膠中GMA含量，制備

5、了一系列不同GMA含量的自交聯(lián)WSPUA。考察GMA含量對(duì)自交聯(lián)WSPUA乳液以及涂膜、漆膜性能影響。隨著改性硅溶膠中GMA含量的增加，乳液逐漸由微藍(lán)半透明變?yōu)槿榘咨?，機(jī)械穩(wěn)定性下降，粒徑增大，漆膜鉛筆硬度增加以及附著力增強(qiáng)。自交聯(lián)WSPUA乳膠膜吸水率、拉伸強(qiáng)度、表面光滑度以及耐熱性都隨GMA含量的增大而顯著提高。
　?。?）調(diào)整改性硅溶膠含量，制備了一系列不同的自交聯(lián) WSPUA?？疾旄男怨枞苣z含量對(duì)自交聯(lián) WSPUA乳液以及

6、涂膜、漆膜性能影響在改性硅溶膠含量的WSPUA。隨著改性納米硅溶膠含量的增加，自交聯(lián)WSPUA乳液由微藍(lán)半透明變?yōu)槿榘咨?，機(jī)械穩(wěn)定性隨之下降，粒徑先減小后增大，粒徑最低為60.63nm。當(dāng)硅溶膠含量增至9%時(shí)，乳膠膜10%的熱分解溫度提高至250.9℃，拉伸強(qiáng)度增至16.12MPa，Ra減少到1.15nm，吸水率和斷裂延伸率出現(xiàn)明顯下降。當(dāng)硅溶膠含量達(dá)到12%時(shí)，乳膠膜這些性能的提高與9%時(shí)差距不大。
　?。?）制備一系列不同酮肼

7、比例的自交聯(lián) WSPUA，考察了不同酮肼比例對(duì)WSPUA涂膜的表面形貌，熱穩(wěn)定性、耐水性、拉伸性能、SEM以及涂層性能的影響。隨著交聯(lián)劑ADH的加入，酮肼比例的下降，乳膠膜變得越來越平整，而且WSPUA熱穩(wěn)定性、耐水性以及拉伸性能得到明顯提高。WSPUA涂層性能鉛筆硬度從H提高到了3H，附著力和耐沖擊性也有了明顯提高。但隨著DAAM:ADH減小至1:1.5時(shí)，體系中引入了過量的ADH，隨著水分的增加從體系中析出，對(duì)自交聯(lián) WSPUA乳膠