硅改性聚氨酯-丙烯酸酯復(fù)合乳液的無(wú)溶劑法合成與性能研究.pdf

1、水性聚氨酯(PU)由于其環(huán)境友好性，優(yōu)異的綜合性能，近些年來(lái)正成為研究與開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)。在水性聚氨酯的制備過(guò)程中，水替代有機(jī)溶劑作為分散劑，因而大大減少了揮發(fā)性物質(zhì)的排放。然而在合成中，為了降低反應(yīng)體系的粘度，常加入丙酮或其他有機(jī)溶劑進(jìn)行稀釋，水分散之后再脫除。這種方法不但增加了溶劑回收成本和設(shè)備投資，也污染了環(huán)境。為了解決這個(gè)問(wèn)題，無(wú)溶劑法越來(lái)越引起人們的注意。 在本論文中，我們探討一種無(wú)溶劑型水性聚氨酯合成方法。選用可后續(xù)反應(yīng)單體

2、丙烯酸酯作為合成過(guò)程的稀釋劑，先溶液聚合制備親水預(yù)聚物/丙烯酸酯單體混合物，然后將混合物在水中分散，聚氨酯充當(dāng)丙烯酸酯的大分子乳化劑，可以不需要另加乳化劑，再乳液聚合丙烯酸酯得到產(chǎn)品，整個(gè)合成過(guò)程完全無(wú)溶劑。它突出的優(yōu)點(diǎn)是不需要另外使用溶劑，工藝簡(jiǎn)單，成本低，對(duì)環(huán)境無(wú)危害。論文探討了合適的制備工藝路線。結(jié)果表明：當(dāng)羧基含量在1.9-2.1％，丙烯酸酯組分含量40％，乳化速率為2000轉(zhuǎn)/分，乳化時(shí)間為15分鐘時(shí)可以成功制備乳液。TEM觀

3、察發(fā)現(xiàn)粒子大小分布在50nm左右，保證了成膜性能的優(yōu)良；FTIR測(cè)試表明PU與聚丙烯酸酯(PA)存在一定相互作用：機(jī)械性能測(cè)試表明加入不同丙烯酸酯可以方便調(diào)節(jié)聚氨酯—丙烯酸酯(PUA)的力學(xué)性能。 因?yàn)榫酃柩跬榫哂辛己玫牡捅砻婺?，低玻璃化溫度，?yōu)良的耐高溫性、耐候性以及生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛用于高分子材料的改性。我們進(jìn)一步將二端羥丁基聚二甲基硅氧烷(PDMS)引入PUA中，得到兼具有PDMS和PUA兩者優(yōu)異性能的產(chǎn)品。通過(guò)

4、水溶漲，接觸角，動(dòng)態(tài)粘彈譜，電子拉伸測(cè)試研究了PDMS的引入對(duì)耐水性和機(jī)械性能的影響，發(fā)現(xiàn)硅氧烷的引入沒(méi)有改變PUA的相行為，當(dāng)硅氧烷含量大于8％時(shí)，膜與水接觸角高，耐水性能比較好，當(dāng)硅氧烷含量大于6.5％時(shí)，機(jī)械性能開(kāi)始發(fā)生較大變化。 上述水性PUA以異佛爾酮異氰酸酯(IPDI)為基本原料，IPDI為脂肪族異氰酸酯，反應(yīng)活性較小，反應(yīng)條件容易控制，成品耐黃變。但是IPDI價(jià)格較貴，在一些對(duì)黃變要求不嚴(yán)格的場(chǎng)合，通常使用甲苯二異

5、氰酸酯(TDI)，TDI價(jià)格便宜，反應(yīng)活性高，用常規(guī)方法制備無(wú)溶劑型PUA較困難。本文以丙烯酸酯作為預(yù)聚物溶劑，采用丙烯酸羥乙酯封端NCO，在高溫下乳化，避免預(yù)聚物的高粘度，三乙胺高溫反應(yīng)等不利影響，成功合成了TDI型PUA復(fù)合乳液。NCO基團(tuán)含量測(cè)定表明隨著封端反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)速率越來(lái)越慢，需要較長(zhǎng)時(shí)間到達(dá)反應(yīng)終點(diǎn)；三乙胺與水同步加入預(yù)聚物乳化效果更佳；隨著NCO/OH摩爾比增大，容易得到透明的預(yù)聚物乳液，但更大的摩爾比會(huì)降低PU的分