丙烯酸改性水性聚氨酯涂料的研制

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1、2002年第2期合成材料老化与应用丙烯酸改性水性聚氨酯涂料的研制李璐瞿金清杨卓如(华南理工大学化工学院广州510640)摘要：采用共混方法制备了丙烯酸酯乳液改性水性聚氨酯涂料，研究了水性聚氨酯和聚丙烯酸酣乳液种类及配比对涂膜性能的影响。性能测试表明共混改性的涂膜性能比水性聚氨酯乳液涂膜性能有明显的提高。关键词：水性聚氨酯聚氨酯-丙烯酸酯改性水性聚氨酯具有良好的物理机械性能、优异的耐寒性、弹性及软硬度随温度变化不太大等优点，在胶粘剂、涂料和油墨领域得到广泛的应用。但水性聚氨酯涂膜耐水性不好，机械强度不

2、及丙烯酸树脂。丙烯酸乳液涂膜具有机械强度高、耐老化、耐候性好和耐水性好等优点，但存在热粘冷脆的缺点。将水性聚氨酯树脂和丙烯酸乳液复合，能克服各自的缺点，做到扬长避短工，使涂膜性能得到明显的改善。丙烯酸改性水性聚氨酯的途径可分为四类23.(1)聚氨酯(PU)乳液和聚丙烯酸酯(PA)乳液物理共混改性；(2)合成带双键的不饱和氨基甲酸酯单体和丙烯酸酯共聚；(3)用PU乳液作种子进行乳液聚合；(4)先制得溶剂型聚氨酯丙烯酸(PUA),再蒸除溶剂，中和乳化得到复合乳液。其中PU和PA树脂的物理共混既简单经济，

3、乂能较大程度的提高水性聚氨酯的性能。本试验通过水性聚氨酯与丙烯酸乳液物理共混，制备了性能优异的水性聚氨酯涂料。1试验部分1.1试验试剂水性聚氨酣乳液PU：工业品，捷利康公司；丙烯酸乳液PA1：T业品，捷利康公司；PA2：工业品，联碳公司;PA3：T业品，罗门哈斯公司；PA4：化学纯，联碳公司；二乙二醇乙醛：化学纯•进口试齐

4、J;N甲基毗咯烷酮：化学纯，中国医药上海化学试剂公司；三乙胺：分析纯，广州试剂厂；润湿剂：Tego公司；蜡分散液AQUACER531:BYK公司；消泡剂：Tego公司；增稠剂SN

5、：汉高化工有限公司。1.2试验仪器髙速剪切分散机：徳国进口原装(HeidolphRER2101);光电光泽度计：福建泉州光学仪器厂(WGG-60);摆杆阻尼试验仪：天津市材料试验机厂(QHB型)；真空干燥箱：上海精宏试验设备公司(DZF-6050型)；旋转粘度机:Brookfield公司(BrookfieldDV-D+);电子天平：上海天平仪器厂(HANGPINGJA2OO3);红外光谱测定仪：PE公司(SPECTRUM2000);漆膜冲击试验器：天津市材料试验机厂(QCT)o1.3配制过程将水性

6、聚氨酯和丙烯酸以不同的配比放入烧杯中，用分散机以300~500转/min分散三分钟后•加入规定量的润湿剂、蒸锚水、共溶剂和蜡分散液以及少量消泡剂，十五分钟后加入增稠剂，完全分散后再将转速调至100-150转/min进行慢速消泡五分钟。在配制过程中加入三乙胺•调整乳液的pH值。1.4分析与测试⑷实验样品通过旋转粘度计测定其粘度，然后刷涂在黑片和玻璃板上，待到完全干燥后测定其光泽、硬度、耐冲击性、柔韧性等•英中：光泽采用GB/T1743-79(89)清漆光泽测定法；硬度采用GB/T1730-93涂料硬度

7、测定法；粘度采用CB/T1723-93涂料粘度测定法；耐冲击采用GB/T1732-93涂料耐冲击性测定；红外分析采用PERKINELMER的SPECTRUM2000红外光谱测定仪。2结果与讨论2.1丙烯酸乳液的选择采用四种不同的丙烯酸乳液分别和水性聚氨酯PU以质量比1：1配制成水性聚氨酰涂料，测试涂膜的光泽、耐水性和硬度等性质，测量结果列于表lo收稿日期：200M2-05李璐等丙烯酸改性水性聚氨酯涂料的研制表1丙烯酸乳液种类对涂膜性能的影响丙烯酸乳液PA1PA2PA3PA4光泽（60。），％97.5

8、94.083.6一十87.8硬度（摆杆）0.550.500.42r-0.45吸水率0.120.130.120.10表1说明，丙烯酸乳液PA1和PA2能和水性聚氨酯树脂配制性能较好的涂膜・PA3和PA4与水性聚氨酯树脂的相容性较差，涂膜光泽较低°因此选择PA1和PA2乳液共混改性水性聚氨酯涂料c2.2丙烯酸乳液的添加■对涂膜性能的影响分别采用PA1和PA2与PU以不同比例共混制备水性涂料，检测涂膜性能，结果列于表2与表3CPA1添加鼠•％0-5065758095100光泽(60°),%112L_…一

9、一97.585.567.967.869.267.7-硬度（摆杆）0.450.550.560.600.650.700.76吸水率・％0.300.120.100.100.100.09--0.08表2PA1配比对漆性能的影响表3PA2配比对漆膜性能的影响PA2添加量・％050657580-95100光泽％11294.094.089.689.786.982.3硬度0.450.50---0.550-600.600.680.75耐冲击性5050..--一一503020i1010耐