交联型水性聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液的制备及其胶膜性能研究-论文.pdf

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1、王学川等：交联型水性聚氨酯一丙烯酸酯复合乳液的制备及其胶膜性能研究文章编号：1001—9731(2014)13—13l11—05交联型水性聚氨酯一丙烯酸酯复合乳液的制备及其胶膜性能研究王学川，宗奕珊，强涛涛(1．陕西科技大学教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室，西安710021；2．陕西农产品加工技术研究院，西安710021)摘要：采用原位聚合的方法，以异佛尔酮二异氰酸溶剂，避免了有机溶剂的使用，实现了环境友好；同时酯(IPDI)、聚碳酸酯二元醇(PCDL一1000)、1，4一丁二醇采用GMA作为交联剂，改性WPUA复合乳液，使得(BD())、2，2-二羟甲基丙酸

2、(DMPA)、丙烯酸缩水甘油wPUA乳液及其胶膜的性能得到了进一步提高。酯(GMA)等为主要原料，合成交联型水性聚氨酯一丙2实验烯酸酯复合乳液(WPUA)。系统研究了交联剂用量对复合乳液及其胶膜性能的影响，并通过FT—IR、2．1实验原料TGA、xRD、SEM表征了复合乳液及其胶膜的结构和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、2，2一二羟甲基丙酸性能。结果表明，适度交联能够提高材料的力学性能(DMPA)，阿拉丁试剂(上海)有限公司；聚碳酸酯二醇及耐水性能，当r／(GMA)／”(DMPA)一0．1～0．2时，(PCDL一1000)，江苏省化工研究所有限公司；三乙胺所得WP

3、UA乳液性能稳定，聚合物具有良好的热稳定(TEA)，分析纯，天津市天力化学试剂有限公司；1，4一性及耐水性，吸水率低至5．4；拉伸强度达到丁二醇(BDO)，分析纯，天津市福晨化学试剂厂；甲基28．9MPa，较未交联胶膜的拉伸强度提高了173。丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、N一甲基吡咯烷关键词：水-眭聚氨酯；丙烯酸酯；交联；改性酮(NMP)，分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司；中图分类号：TQ323．8：TQ630．7文献标识码：A甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)，分析纯，成都艾科化DOI：10．3969／i．issn．1O01—9731．2014．13

4、．024学试剂有限公司；偶氮二异丁腈(AIBN)，化学纯，上海1引言山浦化工有限公司；二月桂酸二丁基锡(DBTDL)，化学纯，上海青析化工科技有限公司。水性聚氨酯(WPU)是一种环境友好型高分子材2．2实验方法及步骤料，具备优异的粘结性、弹性、耐寒性、高光泽等特点，2．2．1水性聚氨酯(WPU)分散体的合成由于其通用性和环境友好性，关于水性聚氨酯及其改将一定量PCDL一1000在120℃下减压除水2h性研究现已成为最活跃的研究领域之一[1]。大多数备用。然后将计量PCDL一1000、IPDI、BDO及少量催水性聚氨酯是线性结构，且合成时分子中引入了亲水化剂DBTD

5、L加入带有搅拌棒、冷凝管、温度计的四口基团，因此在力学性能、耐水、耐溶剂性、耐热性等方面瓶中，并通氮气保护，在88。C下反应1h，直至NCO仍存在明显不足]。聚丙烯酸酯类(PA)高分子材料含量达到理论值。然后，加入计算量DMPA于85℃具有机械强度高、耐老化、耐候及耐水性好等突出优下反应2h，直至NCO含量达到新的理论值。冷却至点，但其也存在着“热粘冷脆”等缺点。近年来，研究者50℃后，加入计量的甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯降利用聚氨酯和聚丙烯酸酯材料性质的互补性，将二者低体系粘度，加入计量的三乙胺中合成盐15rain，高速的优异性能有机结合，从而使wPu乳液及其胶

6、膜性搅拌下加入去离子水中高速分散，得到PU分散体。能得到明显提高]。但作为高档水性涂料基料，其涂膜的耐水性、力学性能仍显不足，因此采用交联改性的2．2．2交联型PUA复合乳液的合成在装有搅拌器、冷凝管、温度计的四口反应器中，方法进一步调整聚合物结构，以期制备高性能材料，成为了近年来的研究热点¨6]。采用偶联剂对其进行改以上述聚氨酯分散体为种子乳液加入计量的PU分散性，使PU和PA两者间形成化学连接，阻止或抑制了体，再加入GMA分散均匀。采用无皂乳液聚合法，以二者的相分离，使得水性聚氨酯一丙烯酸酯(wPUA)复AIBN为引发剂，8O℃下缓慢滴加3h，补加少量合乳液能

7、够真正的体现两者互补的综合性能[7]。为AIBN，保温2h，冷却后出料，即得到WPUA复合乳此，本文在制备PU预聚体时，采用丙烯酸酯类单体为液。*基金项目：国家自然科学基金资助项目(21276151)；中国博士后科学基金资助项目(2012M521733)；陕西省重点科技创新团队资助项目(2013KCT一08)；陕西科技大学创新团队资助项目(TD12-O4)收到初稿日期：20131卜O6收到修改稿日期：2014—0324通讯作者：王学川，E-mail：wangxc@sust．edu．Cl"l作者简介：王学川(1963一)，男，山西芮城人，教授，博士生导师，主要从事环

8、境友好材料