水性涂料用聚氨酯/丙烯酸酯復(fù)合乳液合成技術(shù)

采用種子溶脹乳液聚合法,以水性聚氨酯為種子,甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯為單體制備水性聚氨酯丙烯酸酯復(fù)合乳液,考察了聚合溫度、攪拌速度、引發(fā)劑種類、引發(fā)劑用量及反應(yīng)時間對聚合過程的影響.結(jié)果表明:適宜的聚合溫度控制為85℃;適宜的攪拌速率為150～250r/min;采用水溶性引發(fā)劑時引發(fā)效率較高,過硫酸鉀的最佳用量為0.8%;隨著反應(yīng)時間的增加,乳液粒徑先減小后增大.用紅外光譜對聚氨酯丙烯酸酯乳液進行分析,表明丙烯酸酯參與了反應(yīng).

用丙烯酸酯改性水性聚氨酯制備了具有核殼結(jié)構(gòu)的水性聚氨酯-丙烯酸酯(wpua)復(fù)合乳液,系統(tǒng)地研究了水性聚氨酯(pu)含量、nnco/noh(初始物質(zhì)的量比)、親水性擴鏈劑二羥甲基丙酸(dmpa)用量及軟硬單體質(zhì)量比對wpua乳液及其膜的性能的影響。結(jié)果顯示,wpua乳液膠粒呈核殼型結(jié)構(gòu),聚丙烯酸酯(pa)與pu鏈段具有良好的相容性,當(dāng)pu質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%、nnco/noh為5:1、mmma/m2-eha為1:4、dmpa質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.8%時,所得wpua復(fù)合乳液及其膠膜綜合性能較好。

用細(xì)乳液聚合的方法制備水性聚氨酯/丙烯酸酯復(fù)合細(xì)乳液,研究了引發(fā)劑的種類與用量對乳液的影響,并對膠膜進行熱重分析,同時根據(jù)實驗標(biāo)準(zhǔn)測試膠膜的拉伸強度和剝離強度。實驗表明:pu加入量為15%時,膠膜拉伸強度提高23%,此處的斷裂伸長率和剝離強度也達到了最大值。

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反應(yīng)的影響。對所得產(chǎn)品進行了紅外光譜分析,并測試了漆膜的拉伸強度、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,復(fù)合乳液的拉伸強度、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。

介紹了目前水性涂料常用的丙烯酸酯乳液及其研究進展,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,最后對丙烯酸酯乳液應(yīng)用前景進行了展望。

采用種子預(yù)乳化半連續(xù)法,合成了固含量高的陽離子型聚丙烯酸酯乳液?？疾炝嗽谌橐壕酆现蟹磻?yīng)性乳化劑、引發(fā)劑種類及功能單體含量對乳液聚合穩(wěn)定性及乳液性能的影響。結(jié)果表明:在乳液聚合體系中,功能單體hea含量為1%最佳;合理的反應(yīng)性乳化劑用量及加入方式可使乳液固含量達到41%;選用aibn與bpo復(fù)配的引發(fā)劑制備的乳液性能良好。

anionicemulsifierandnonionicemulsifierwereusedasthecomplexemulsifier.thelevelsofemulsifierunder3%,thewaterbornecoatingacrylatemicroemulsionwiththesolidscontentupto43.7%wasdeveloped,bythetechnologyofpreemulsificationonandseedemulsionpolymerization.theparametersofpolymerizationtechnologywereoptimizedbytheorthogonalexperiment.thestructureandthepropertiesofthepolymerwerecharaterizedbydsc,gpc,ft-irandlo-c.

基于無溶劑法運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。整個反應(yīng)過程不使用有機溶劑,對環(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),對合成革用聚氨酯從溶劑型向水性的變革具有重要意義。

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。

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),報導(dǎo)了采用蓖麻油、有機氟、有機硅和環(huán)氧樹脂改性pua的技術(shù)進展以及新型光固化pua,并對聚氨酯/聚丙烯酸酯乳液的發(fā)展方向作出了預(yù)測。

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(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)、動態(tài)機械熱分析(dma)方法研究pba的相對分子質(zhì)量、聚氨酯與丙烯酸酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比(pu/pa)對pua膜熱性能的影響。熱分析研究表明,增加pba相對分子質(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,微觀相分離減小,乳液的混合能達到分子水平。

用內(nèi)乳化劑二羥甲基丙酸(dmpa)對異氰酸酯進行改性,然后將其與丙烯酸酯多元醇反應(yīng)制備了水性雙組分丙烯酸酯聚氨酯涂料。研究了反應(yīng)物摩爾比n(-nco)/n(-oh)、中和度等因素對涂膜性能和外觀的影響。結(jié)果表明:經(jīng)dmpa改性后,增加了異氰酸酯預(yù)聚物的親水性及其與丙烯酸酯多元醇的相容性;涂膜的拉伸強度和耐水性均有較大的提高,涂膜的外觀也有所改善。

以甲基丙烯酸-β-羥乙酯(hema)為羥基單體,采用種子乳液聚合工藝,結(jié)合即時中和與極性單體分段滴加等手段合成了羥值為98.8mg(koh)/g、固含量為45.0%的新型聚丙烯酸酯雜合乳液(pah)。tem觀察發(fā)現(xiàn):pah由表層為羧酸鹽覆蓋的乳膠粒p1和富含—oh的乳膠粒p2組成。納米粒度分析表明:相對于常規(guī)羥基聚丙烯酸乳液(hpae),pah的粒徑分布更寬,平均粒徑更小。針對pah配制的水性雙組分聚氨酯涂料(2k-wpu)的綜合性能測試說明:當(dāng)—cooh和—oh在p1和p2中的質(zhì)量比分別為1∶0和1∶3時,涂膜性能最佳。傅里葉紅外光譜(ft-ir)分析發(fā)現(xiàn):涂膜固化過程中—nco與—oh完全反應(yīng)僅需3d。原子力顯微鏡(afm)分析顯示:2k-wpu涂層結(jié)構(gòu)致密且平整。

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wpua乳液粒子的結(jié)構(gòu)進行觀察,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,所得wpua表觀性能較為優(yōu)異。

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乳液及涂膜性能的影響。實驗結(jié)果表明,蓖麻油與n220的—oh基團物質(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。

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,分散液儲存期超過10個月,凍融循環(huán)大于5,其涂膜硬度大于0.70,拉伸強度大于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

采用"原位復(fù)合"方法合成了納米sio2/聚丙烯酸酯復(fù)合乳液,以此乳液為基料配制的乳膠涂料具有性能好、無污染、價格低等優(yōu)點.介紹了納米sio2/聚丙烯酸酯復(fù)合乳液及其乳膠漆的配方和制備工藝,研究了納米sio2用量對涂料性能的影響.

以聚丙烯酸酯尖乳液為基礎(chǔ)的水性涂料自誕生以來就被人們所看好,它是一種全新的環(huán)保型裝飾材料,給裝修業(yè)和居民帶來福音。本文借助納米技術(shù),對聚丙烯酸酯復(fù)合乳液涂料的發(fā)展前景做了展望

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、接觸角測試、表面自由能計算、粒徑及粒徑分布測試及透射電鏡測試對聚合物乳液及其膜結(jié)構(gòu)與性能進行了表征。結(jié)果表明w(fa)達到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°;計算得30℃時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%)表面自由能可進一步降低17.69%;fpua乳液粒徑較pu明顯增大且分布變寬;推測fpua復(fù)合粒子既有膠束成核又有水相成核機理。

以p(ba/aana)齊聚物為基礎(chǔ),合成了一種性能優(yōu)越的無皂乳液聚合(sfep)丙烯酸酯涂料。同時,本文詳細(xì)考察了該涂料生產(chǎn)中乳化劑種類、乳化劑用量、引發(fā)劑比例、引發(fā)劑用量、單體比例及反應(yīng)溫度對合成工藝的影響。