水性聚氨酯丙烯酸酯復(fù)合乳液的性能研究

近年來,許多研究者利用聚氨酯(pu)乳液和丙烯酸酯(pa)乳液共聚具有性能互補(bǔ)的作用,制備了聚氨酯/丙烯酸酯(pua)復(fù)合乳液。雖然,pua復(fù)合乳液較單一乳液性能好,但是其涂膜的硬度、耐水性和耐化學(xué)品性還難以滿足高檔水性木器涂料的要求。

大量研究表明,將聚氨酯和聚丙烯酸酯結(jié)合在一起得到的聚氨酯/丙烯酸酯復(fù)合乳液(pua)可使涂膜獲得更優(yōu)異的性能,在水性涂料中有重要的應(yīng)有價(jià)值.pua復(fù)合乳液的合成方法對(duì)復(fù)合組分的相容性以及復(fù)合乳液乳膠膜的性能有重要的影響.本文綜述了水性聚氨酯/丙烯酸酯復(fù)合乳液主要合成方法的研究狀況,并對(duì)各種方法進(jìn)行比較.

以異佛爾酮二異氰酸酯(ipdi)、聚醚二元醇(n220)、蓖麻油(c.o.)和甲基丙烯酸甲酯(mma)為主要原料,合成了蓖麻油改性聚氨酯-丙烯酸酯(cpua)復(fù)合乳液,研究了蓖麻油添加量對(duì)乳液及涂膜性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,蓖麻油與n220的—oh基團(tuán)物質(zhì)的量比(x)在1∶5~1∶3之間,乳液黏度、涂膜柔韌性、吸水率、力學(xué)性能等均較好。

lm302是脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物，具有優(yōu)異的附著力，柔韌性優(yōu)異，富 有彈性，耐黃變性佳。另有uh312、uh322兩種同系列樹脂，其力學(xué)性能較為 優(yōu)異。 產(chǎn)品性能 耐黃變性優(yōu)異； 優(yōu)異的彈性和高伸長率； 柔韌性優(yōu)異，較低的溫度下具有良好的機(jī)械性能； 加入單體可用于真空鍍膜的底漆。 產(chǎn)品應(yīng)用 軟質(zhì)涂層及油墨； 真空電鍍底漆； 金屬及難附著基材涂料。 樹脂產(chǎn)品與國外同類樹脂產(chǎn)品性能對(duì)比： 測(cè)試項(xiàng)目lm302lm312lm322日本合成3000b nco含量（%）≤0.2≤0.2≤0.2≤0.2 60℃黏度（mpa·s）59047469484960045000~65000 官能度2222 固化速度（s）60404040 邵氏硬度（邵a）70±570±570±570±5 鉛筆硬度＜6b＜6b＜6b＜6b 固化收縮率

以異佛爾酮二異氰酸酯(ipdi)、聚已二酸-1,4丁-二醇酯(pba)、二羥甲基丙酸(dmpa)、丙烯酸酯(pa)為主要原料,采用自乳化工藝制備了固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為40%,親水基團(tuán)(dmpa的羧基)占固體質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1%的一系列穩(wěn)定的聚氨酯-丙烯酸酯復(fù)合乳液(pua);用熱重分析(tg)、示差掃描量熱分析(dsc)、動(dòng)態(tài)機(jī)械熱分析(dma)方法研究pba的相對(duì)分子質(zhì)量、聚氨酯與丙烯酸酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比(pu/pa)對(duì)pua膜熱性能的影響。熱分析研究表明,增加pba相對(duì)分子質(zhì)量和加入適量的丙烯酸酯能提高pua分子的有序程度,有利于pua成膜物耐熱性能的改善;隨著pba相對(duì)分子質(zhì)量的增加,pu軟段的非晶部分和pa的硬段相容性增強(qiáng),微觀相分離減小,乳液的混合能達(dá)到分子水平。

綜述了水性聚氨酯/聚丙烯酸酯(pua)復(fù)合乳液幾種合成方法:物理共混法,化學(xué)交聯(lián)法,原位乳液聚合法,種子乳液聚合法以及微乳液和細(xì)乳液聚合法的研究進(jìn)展,介紹了pua復(fù)合乳液乳膠粒的不同核/殼結(jié)構(gòu)和pua互穿網(wǎng)絡(luò),報(bào)導(dǎo)了采用蓖麻油、有機(jī)氟、有機(jī)硅和環(huán)氧樹脂改性pua的技術(shù)進(jìn)展以及新型光固化pua,并對(duì)聚氨酯/聚丙烯酸酯乳液的發(fā)展方向作出了預(yù)測(cè)。

基于無溶劑法運(yùn)用輻射聚合制備出氟改性聚氨酯/丙烯酸酯乳液。通過60co射線引發(fā)丙烯酸酯單體聚合且接枝于聚氨酯側(cè)鏈上,測(cè)試結(jié)果表明此法獲得的pua涂膜性能優(yōu)異,大幅提升了涂膜的硬度和力學(xué)性能。而氟改性的pua涂膜具有良好的耐水性。整個(gè)反應(yīng)過程不使用有機(jī)溶劑,對(duì)環(huán)境無害,且輻射加工在我國屬新興的綠色環(huán)保加工產(chǎn)業(yè),對(duì)合成革用聚氨酯從溶劑型向水性的變革具有重要意義。

以異氰酸酯、聚醚多元醇及二羥甲基丙酸為主要原料,合成了水性聚氨酯預(yù)聚體(pu),并且經(jīng)過擴(kuò)鏈、交聯(lián)、丙烯酸酯復(fù)合改性等反應(yīng)制備了丙烯酸酯改性水性聚氨酯樹脂(pua)。結(jié)果表明:對(duì)水性聚氨酯進(jìn)行擴(kuò)鏈、交聯(lián)及丙烯酸酯復(fù)合改性,可以使兩者優(yōu)異的性能有機(jī)地結(jié)合起來,能顯著提高水性聚氨酯的拉伸強(qiáng)度、硬度、耐磨性、耐水耐醇性,從而使水性pua分散乳液膠膜的性能得到明顯改善,以滿足水性pua木器漆用的要求。

以聚氨酯-丙烯酸酯復(fù)合乳液為基料配制水性木器清漆,研究了成膜助劑、消泡劑、潤濕劑、增稠劑等助劑對(duì)涂料及其涂膜性能的影響,確定了有關(guān)助劑的種類和用量。檢測(cè)結(jié)果表明,產(chǎn)品的全部性能均達(dá)到或超過國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

以甲苯二異氰酸酯(tdi-80)、聚醚二元醇(n220)、環(huán)氧樹脂(e20)和甲基丙烯酸甲酯(mma)等為原料,通過原位聚合,制備了水性聚氨酯-環(huán)氧樹脂-丙烯酸(wpuea)復(fù)合分散液.研究了體系nco/oh總摩爾比和tmp、e20、dmpa及mma用量對(duì)wpuea分散液及其膠膜性能的影響.結(jié)果表明,當(dāng)nco/oh總摩爾比為1.2~1.5,tmp用量為2%~3%,e20用量為4%~6%,dmpa用量為6%~9%,mma用量為20%~30%時(shí),分散液儲(chǔ)存期超過10個(gè)月,凍融循環(huán)大于5,其涂膜硬度大于0.70,拉伸強(qiáng)度大于10mpa,耐水性、耐酸堿性、耐溶劑性等較水性聚氨酯(wpu)有明顯改善.

防腐涂料用水性聚氨酯-環(huán)氧樹脂-丙烯酸酯復(fù)合分散液的合成與性能

介紹了適合于制備聚氨酯-丙烯酸酯(pua)復(fù)合乳液的常規(guī)物料及新近開發(fā)的物料,包括多異氰酸酯、聚多元醇、乙烯基單體、親水性物質(zhì)、中和劑、交聯(lián)劑、引發(fā)劑等。介紹了種子乳液聚合法、原位乳液聚合法和溶液聚合轉(zhuǎn)相法三種典型的制備pua復(fù)合乳液的工藝及其最新進(jìn)展。指出開發(fā)功能性原材料、完善原位乳液聚合法和溶液聚合轉(zhuǎn)相法以及探索新的合成工藝將成為今后研制高性能pua復(fù)合乳液的重要領(lǐng)域。

將丙烯酸丁酯(ba)、甲基丙烯酸甲酯(mma)通過溶液自由基聚合,用巰基乙醇作為鏈轉(zhuǎn)移劑調(diào)控合成了一定分子量的端羥基聚丙烯酸酯(pa),再與聚氨酯(pu)預(yù)聚體反應(yīng),在水中分散得到pa-pu-pa三嵌段共聚復(fù)合乳液。采用ftir和1hnmr測(cè)試技術(shù)對(duì)共聚物結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。結(jié)果表明,隨著pu與pa質(zhì)量比的降低,共聚物中丙烯酸酯含量隨之增加;pu軟硬鏈段之間的氫鍵化作用減弱。tem顯示,復(fù)合乳膠粒子形態(tài)均勻規(guī)整,并呈現(xiàn)明顯的核殼結(jié)構(gòu)。改性后的乳膠膜耐水、耐熱性能均隨著pu/pa質(zhì)量比的減小而提高,吸水率由25%降低至5%,最大熱失重溫度由369℃提高至432℃。

以甲苯-2,4-二異氰酸酯、san樹脂、丙烯酸羥乙酯等原料合成聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚物,研究了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間及催化劑濃度對(duì)樹脂合成的影響.得出合成該預(yù)聚物的適宜條件:第1步反應(yīng)溫度為25~35℃,反應(yīng)時(shí)間為2.5h;第2步反應(yīng)溫度控制在75~80℃,反應(yīng)時(shí)間為3h,催化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%.同時(shí)通過調(diào)節(jié)活性稀釋劑三縮丙二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、1,6己二醇二丙烯酸酯的不同配比制備紫外光固化涂料,測(cè)試涂膜光澤、硬度、柔韌性、耐沖擊強(qiáng)度、附著力等各項(xiàng)性能,找出涂膜具有良好彈性及柔韌性且符合光固化膜性能要求的涂料配方.

丙烯酸改性水性聚氨酯涂料 作者：徐錦華 作者單位：天津市管道工程集團(tuán)有限公司保溫管廠技術(shù)中心 本文讀者也讀過(6條) 1.李莉.黎兵.紀(jì)學(xué)順.鮑俊杰.許戈文納米ato改性水性聚氨酯涂料研究[會(huì)議論文]-2008 2.羅建光.毛名飛.陳志泉水性聚氨酯涂料的交聯(lián)改性研究進(jìn)展[期刊論文]-合成材料老化與應(yīng)用2002,31(4) 3.張翠梅.zhangcui-mei丙烯酸改性聚氨酯微乳液的合成工藝條件探討[期刊論文]-現(xiàn)代涂料與涂裝2007,10(10) 4.劉杰.楊建軍.吳慶云.張建安.吳明元.王月菊水性聚氨酯涂料耐水改性的研究進(jìn)展[期刊論文]-涂料技術(shù)與文摘 2008,29(5) 5.南博華.鄭水蓉.孫曼靈單組分水性聚氨酯涂料的研究進(jìn)展[期刊論文]-中國涂料2005,20(11) 6.鮑俊杰

以自乳化自交聯(lián)的陽離子水性聚氨酯乳液(pu)為種子乳液進(jìn)行含氟丙烯酸酯(fa)、苯乙烯(st)和丙烯酸丁酯(ba)等乙烯基單體的自由基共聚合,制得陽離子聚氨酯-含氟丙烯酸酯(fpua)復(fù)合乳液。通過紅外光譜分析、接觸角測(cè)試、表面自由能計(jì)算、粒徑及粒徑分布測(cè)試及透射電鏡測(cè)試對(duì)聚合物乳液及其膜結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明w(fa)達(dá)到20%左右,fpua才兼具良好防水防油性;水和二碘甲烷在fpua(w(fa)=20%)乳膠膜上所成接觸角分別為110和86°;計(jì)算得30℃時(shí)fpua(w(fa)=20%)乳膠膜表面自由能為14.64mj/m2,比改性前pu膜表面自由能下降78.65%;120℃熱處理后fpua(w(fa)=20%)表面自由能可進(jìn)一步降低17.69%;fpua乳液粒徑較pu明顯增大且分布變寬;推測(cè)fpua復(fù)合粒子既有膠束成核又有水相成核機(jī)理。

聚氨酯丙烯酸酯樹脂建筑涂料及其應(yīng)用技術(shù)研究

以富馬海松酸水性聚氨酯(fwpu)和甲基丙烯酸甲酯(mma)、丙烯酸丁酯(ba)等為主要原料,合成富馬海松酸型水性聚氨酯-丙烯酸酯復(fù)合乳液(fwpua)。探討了引發(fā)劑的種類和用量及丙烯酸酯加入量等因素對(duì)反應(yīng)的影響。對(duì)所得產(chǎn)品進(jìn)行了紅外光譜分析,并測(cè)試了漆膜的拉伸強(qiáng)度、鏡面光澤、擺桿硬度和耐溶劑性。結(jié)果表明:用偶氮二異丁腈和過硫酸銨為復(fù)合引發(fā)劑,引發(fā)劑用量為0.8%,丙烯酸酯的加入量為30%時(shí),復(fù)合乳液的拉伸強(qiáng)度、擺桿硬度、耐水性、耐堿性、耐醇性和鏡面光澤均有不同程度的提高。

以異佛爾酮二異氰酸酯(ipdi)、硅溶膠、聚醚二元醇(n210)、二羥甲基丙酸(dmpa)、三羥甲基丙烷(tmp)等為原料,采用原位分散聚合法制備了水性硅溶膠/丙烯酸聚氨酯(sio2/pua)納米復(fù)合乳液,研究了硅溶膠、dmpa和tmp的用量以及中和度對(duì)sio2/pua納米復(fù)合涂層性能的影響,確定了較佳的制備條件:硅溶膠最大添加量為sio2占sio2/pua總固含量的4.5%,dmpa添加量為pua質(zhì)量的6.5%,tmp添加量為pua質(zhì)量的1.25%,中和度控制在90%。在此條件下制備的sio2/pua納米復(fù)合涂層與市售pua涂膜相比,其硬度、附著力、耐水性、耐溶劑性等都得到一定程度的提高。

以聚四氫呋喃二醇(ptmg-1000)和異佛爾酮二異氰酸酯(ipdi)為基本原料,二羥甲基丙酸(dmpa)作為親水?dāng)U鏈劑,甲基丙烯酸-β-羥乙酯(hema)作為偶聯(lián)劑與甲基丙烯酸甲酯(mma)反應(yīng),采用核殼乳液共聚法,制備了聚丙烯酸酯-聚氨酯復(fù)合乳液(wpua);通過紅外光譜、透射電鏡對(duì)wpua乳液粒子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察,探討了dmpa用量、聚氨酯預(yù)聚體r值、聚氨酯(pu)鏈段與聚丙烯酸酯(pa)鏈段質(zhì)量比等因素對(duì)乳液外觀、粘度、穩(wěn)定性等性能的影響;結(jié)果表明,當(dāng)dm-pa用量為6份,r值為2.5,pu鏈段與pa鏈段質(zhì)量比為70∶30時(shí),所得wpua表觀性能較為優(yōu)異。

聚氨酯丙烯酸酯樹脂建筑涂料及其應(yīng)用技術(shù)研究

介紹了目前水性涂料常用的丙烯酸酯乳液及其研究進(jìn)展,指出目前丙烯酸酯乳液在涂料應(yīng)用中存在的一些問題,并指出了未來丙烯酸酯乳液的研究重點(diǎn),最后對(duì)丙烯酸酯乳液應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。