功能性單體作用下環(huán)氧改性水性聚氨酯丙烯酸酯無皂乳液的制備及其在水性涂料中的應(yīng)用.pdf

1、聚丙烯酸酯（PA）具有良好的耐水性、耐候性及良好的機(jī)械性能，但其熱粘冷脆、耐磨損性差。聚氨酯（PU）具有良好的柔韌性、耐低溫和耐磨性等，但其耐水性不佳，強(qiáng)度低等。根據(jù)聚氨酯和聚丙烯酸酯的優(yōu)缺點(diǎn)，可以將丙烯酸酯和聚氨酯結(jié)合，制備丙烯酸酯改性的聚氨酯乳液，使兩者的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行互補(bǔ)，制備出具有兩者優(yōu)點(diǎn)的聚丙烯酸酯聚氨酯乳液。根據(jù)丙烯酸酯改性聚氨酯的研究現(xiàn)狀，由于丙烯酸酯轉(zhuǎn)化率低，也為了使涂膜耐水性及機(jī)械性能更好，本文在聚合體系中引入烯丙氧基羥丙

2、基磺酸鈉（AHPS）和甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA）。本文分為兩部分，一是制備聚氨酯/聚丙烯酸酯復(fù)合乳液，二是將制備的乳液配置成水性清漆，并采用水性清漆性能測試對此清漆進(jìn)行表征。
　　本文以聚己內(nèi)酯二元醇（PCL），異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI），2,2-二羥甲基丁酸（DMBA），甲基丙烯酸甲酯(MMA)，丙烯酸丁酯（BA）等為主要原料合成水性聚氨酯/聚丙烯酸酯乳液（WPUA），通過向 WPUA中引入甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA）

3、和可聚合乳化劑烯丙氧基羥丙基磺酸鈉（AHPS），合成了穩(wěn)定性好，固含量約為43％的可聚合乳化劑作用下的環(huán)氧改性水性聚氨酯/丙烯酸酯（EPUAS）復(fù)合乳液，采用傅立葉紅外光譜儀（IR），透射電鏡（TEM），全自動 X射線衍射儀（XRD），熱重分析（TGA），原子力顯微鏡（AFM）等對改性前后的乳液和涂膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，探討了PA， GMA及AHPS在不同含量下對乳液及其涂膜性能的影響，并將乳液配成水性清漆，并采用水性清漆性能測試對此清漆進(jìn)

4、行表征。
　　研究結(jié)果表明：
　　(1)IR分析表明GMA的環(huán)氧基和羥基都參與了反應(yīng)，AHPS成功的以化學(xué)鍵的方式結(jié)合到聚合物中，TEM表明EPUAS乳液具有核-殼型結(jié)構(gòu)，XRD表明GMA和WPUA發(fā)生了交聯(lián)，TGA表明，隨著PA，GMA及 AHPS含量的提高，膠膜的熱穩(wěn)定性提高，AFM相圖表明，隨著GMA含量的增加，膠膜表面的“溝壑”明顯減少，膠膜表面平整光滑，乳液和涂膜性能測試結(jié)果表明在PA質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%，GMA質(zhì)量分

5、數(shù)為丙烯酸單體（PA）質(zhì)量的4%，AHPS質(zhì)量分?jǐn)?shù)為丙烯酸單體質(zhì)量的2%時(shí)，乳液和涂膜的固含量、耐水性、硬度及機(jī)械性能等得到改善，并且清漆檢測結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)，可用于外墻涂料上。
　　(2)隨著PA含量從0到40%，復(fù)合乳液的粒徑是逐漸增大的，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度隨著PA含量的增加是逐漸升高的，拉伸強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，斷裂伸長率逐漸減小，耐水耐溶劑性逐漸增強(qiáng)，硬度逐漸變大，但當(dāng)PA含量為40%時(shí)，乳液不穩(wěn)定，在PA含量為30%時(shí)，WPUA乳液及其

6、膠膜的性能達(dá)到最佳。
　　(3)當(dāng)ω(PA)=30%，ω(AHPS)=0時(shí)，隨著GMA含量從0增加到5%，GMA含量的增加，膠膜的力學(xué)性能，交聯(lián)度，熱穩(wěn)定性逐漸增大，乳液的粒徑逐漸增大，Zeta電位絕對值先減小后增加，耐溶劑性先增加后減小，而乳液在 GMA為5%時(shí)，貯存穩(wěn)定性下降，在GMA含量為4%時(shí)，聚合物性能達(dá)到最佳。
　　(4)當(dāng)ω(PA)=30%，ω(GMA)=4%時(shí)，隨著AHPS含量從0增加到5%，AHPS的加入可

7、以提高乳液的轉(zhuǎn)化率和固含量，但AHPS含量過高，則會造成吸水性太高，由檢測結(jié)果可知，在AHPS含量為2%時(shí)，各項(xiàng)檢測結(jié)果都比較好，制得的乳液穩(wěn)定且固含量高，乳液的其他性能也比較優(yōu)異，涂膜的吸水性，耐熱性能最佳。
　　(5)將制備復(fù)合乳液配制成水性清漆，并采用水性漆性能測試對次清漆的性能進(jìn)行了表征，結(jié)果表明，在ω（PA）=30%、ω（GMA）=4%、ω(AHPS)=2%時(shí)，所制得的水性清漆的鉛筆硬度，耐沖擊性能，柔韌性能，附著力，光