納米SiO-,2--聚氨酯-丙烯酸酯復合乳液的合成及其性能研究.pdf

1、納米SiO2具有極強的紫外反射特性，對波長400nm以下的紫外光反射率達70％以上，在涂料中能形成屏蔽作用，達到抗紫外老化和熱老化的目的，同時增加涂料的隔熱性。納米SiO2的小尺寸效應及三維網絡結構，使涂料的涂膜強度和光潔度大大提高，具有優(yōu)良的自清潔性能和附著力、耐擦洗能力。制備性能優(yōu)異的納米復合涂料乳液需要性能優(yōu)異且適合于納米SiO2分散穩(wěn)定的乳液基體。 聚丙烯酸酯(PA)具有機械強度高、耐老化、耐光不變黃、耐水性好等優(yōu)點，但

2、存在韌性、耐磨、耐化學品性能差、高溫發(fā)粘、低溫發(fā)脆等缺點。使用聚氨酯(PU)對PA進行改性，可以利用PU優(yōu)異的耐寒性、彈性、很好的溫度適應能力等性能，和PA在性質上具有一定的互補作用。通過兩者復合制得聚氨酯-丙烯酸酯(PUA)復合乳液，可以取長補短，發(fā)揮綜合優(yōu)勢，使乳液的涂膜性能得到明顯改善。聚氨酯本身結構單元的多變性，又為PUA與其它材料的復合提供了新的契機。故以PUA復合乳液為基體，通過添加納米SiO2可望制備性能優(yōu)異的納米復合乳液

3、。 本文分別制備了聚氨酯-丙烯酸酯單體共聚PUA乳液和聚氨酯/聚丙烯酸酯離聚物PUA乳液。 以陰離子型PU與丙烯酸酯單體進行共聚，實現(xiàn)了對PA乳液的改性，制備出一系列支鏈型的PUA共聚乳液，并對乳液的合成工藝和產物性能進行了研究.結果表明，PUA共聚復合乳液的性能好于單一的PU乳液和PA乳液。以該陰離子型PUA共聚乳液為基體，使用原位聚合法，合成了納米SiO2/聚氨酯-丙烯酸酯(PUA)復合乳液，激光粒度分布儀證明SiO

4、2在支鏈型PUA乳液中呈現(xiàn)納米尺寸分布。在波長200nm-300nm的范圍內，復合乳液的涂膜對紫外線具有一定的吸收性。復合乳液中，隨著納米SiO2的含量的增加，復合乳液的粘度出現(xiàn)極大值。涂膜的硬度和光澤度，都隨納米SiO2用量增加而有所增加。結果證明，納米SiO2的加入能顯著改善涂膜紫外性能、熱學性能、機械性能。 在有叔氨基團的聚氨酯(PU)存在的條件下，合成了帶有羧基團的聚丙烯酸酯(PA)，制得了具有離子鍵作用的PUA乳液，討

5、論了兩種離子基團單體AA/MDEA比值對產物性能的影響，通過紅外光譜(FTIR)、熱分析(DSC)與粘度測定等方法對該體系的相容性進行了探討。 與用共聚法制得的PUA乳液相比，PUA離聚物乳液的制備工藝簡單，聚氨酯與聚丙烯酸酯相容性更好，產物比較柔韌。FTIR和DSC證明：PU和PA發(fā)生了相互作用，PUA產物中，兩種帶相反電荷的基團(叔氨基和羧基)能形成離子鍵，提高了相容性以及PUA的綜合性能。PUA乳液的粘度、涂膜的各項機械性

6、能以及熱穩(wěn)定性在AA/MDEA的比值為0.4-1.2的范圍時，具有不同的數(shù)值。特別是比值為0.8時，PUA離聚物的性能最佳，涂膜的光澤度最好，硬度最高，熱分解溫度達到371.5℃。以該PUA離聚物乳液為基體，使用共混法和原位聚合法制得了納米復合乳液，并通過激光粒度分布儀證明了納米SiO2在PUA離聚物乳液中的納米尺寸分布。納米SiO2在復合HDI型PUA離聚物型乳液中的質量含量可高達7％，而仍然保證復合乳液具有較好的穩(wěn)定性，同時其涂膜具