環(huán)氧改性陽離子聚氨酯-丙烯酸酯的原位聚合及其對紙張的增強(qiáng)作用研究.pdf

1、近幾年，聚氨酯的發(fā)展已到了第三代水性聚氨酯/丙烯酸酯復(fù)合乳液(PUA)，聚氨酯(PU)和聚丙烯酸酯(PA)協(xié)同，兩者優(yōu)勢互補(bǔ)明顯使得聚氨酯性能得到改善，且成本降低，綠色環(huán)保，具有較好的應(yīng)用前景。在聚氨酯合成過程中，目前仍多采用價格低廉的芳香族甲苯二異氰酸酯(TDI)，但芳香環(huán)在紫外光下易生成有色基團(tuán)而導(dǎo)致膠膜黃變。脂肪族的二異氰酸酯如(HDI、IPDI)由于不含芳香環(huán)，在紫外光照射下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不發(fā)生黃變現(xiàn)象。但這又會導(dǎo)致膜的力學(xué)性能下降

2、，而且成本較高。為此，本工作采用環(huán)氧樹脂進(jìn)行改性，其可以參加擴(kuò)鏈反應(yīng)，同時具有高強(qiáng)度、高模量等優(yōu)點(diǎn)。
　　 本研究以丙烯酸酯類單體作為溶劑，以脂肪族二異氰酸酯為硬段，聚己內(nèi)酯二醇為軟段，引入環(huán)氧樹脂，采用原位聚合制得環(huán)氧改性陽離子水性聚氨酯乳液(EPUA)，使之兼具環(huán)氧樹脂和水性聚氨酯的雙重優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)研究了R值[n(NCO)/n(OH)]，N-甲基二乙醇胺(MDEA)用量，環(huán)氧樹脂用量對乳液及其膠膜的影響，重點(diǎn)研究了環(huán)氧樹脂E-

3、44對乳液及其膠膜性能的影響，并且還利用現(xiàn)代分析手段表征了其形態(tài)、外貌、結(jié)構(gòu)及性能。
　　 本研究還將EPUA復(fù)合乳液應(yīng)用在造紙上，并探討了紙張表面施膠的實(shí)際應(yīng)用效果。研究了紙張施膠度、紙張濕強(qiáng)度和紙張耐折度受E-44含量的影響。采用掃描電鏡(SEM)表征了紙張表面施膠前后的不同，并采用接觸角測量了施膠后的紙張表面。
　　 研究結(jié)果表明:
　　 (1)對EPUA復(fù)合乳液通過一系列合成條件的研究，確定較佳的聚合工藝

4、為:R值為1.2-1.3，w(MDEA)=10％，w(E-44)=12％，此時，乳液外觀較好，粒徑測試也表明了乳膠粒大小均一，粒徑分布大多數(shù)在一個狹小的區(qū)域內(nèi)集中，體系穩(wěn)定，且膠膜具有較低的吸水率，力學(xué)性能也有所提高。
　　 (2)通過對E-44用量的研究，表明隨著E-44的增加，聚合物膠膜的吸水率可降至6.46％，吸甲苯率降至74.8％，接觸角增加至111.42°，原子力顯微鏡的觀測也表明膠膜的粗糙度增大。同時隨著E-44的增

5、加，聚合物大分子鏈上的交聯(lián)點(diǎn)增多，聚合物結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)部分網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，膜的力學(xué)強(qiáng)度增大。
　　 (3)隨著E-44的增加，乳液的外觀由透明逐漸變成乳白色，當(dāng)w(E-44)＞12％時，乳液中開始有沉淀產(chǎn)生。在最佳工藝下所制得的乳液對紙張進(jìn)行表面處理，紙張的施膠度、濕強(qiáng)和耐折明顯提高了，施膠度為78s，濕強(qiáng)度達(dá)39％，耐折可達(dá)57次。
　　 (4)紅外光譜分析結(jié)果表明環(huán)氧樹脂的主要官能團(tuán)羥基、環(huán)氧基都參與了反應(yīng)，體系中生成了改性的