水性涂料用聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液合成技术

采用种子溶胀乳液聚合法,以水性聚氨酯为种子,甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯为单体制备水性聚氨酯丙烯酸酯复合乳液,考察了聚合温度、搅拌速度、引发剂种类、引发剂用量及反应时间对聚合过程的影响.结果表明:适宜的聚合温度控制为85℃;适宜的搅拌速率为150～250r/min;采用水溶性引发剂时引发效率较高,过硫酸钾的最佳用量为0.8%;随着反应时间的增加,乳液粒径先减小后增大.用红外光谱对聚氨酯丙烯酸酯乳液进行分析,表明丙烯酸酯参与了反应.

用丙烯酸酯改性水性聚氨酯制备了具有核壳结构的水性聚氨酯-丙烯酸酯(wpua)复合乳液,系统地研究了水性聚氨酯(pu)含量、nnco/noh(初始物质的量比)、亲水性扩链剂二羟甲基丙酸(dmpa)用量及软硬单体质量比对wpua乳液及其膜的性能的影响。结果显示,wpua乳液胶粒呈核壳型结构,聚丙烯酸酯(pa)与pu链段具有良好的相容性,当pu质量分数为80%、nnco/noh为5:1、mmma/m2-eha为1:4、dmpa质量分数为5.8%时,所得wpua复合乳液及其胶膜综合性能较好。

用细乳液聚合的方法制备水性聚氨酯/丙烯酸酯复合细乳液,研究了引发剂的种类与用量对乳液的影响,并对胶膜进行热重分析,同时根据实验标准测试胶膜的拉伸强度和剥离强度。实验表明:pu加入量为15%时,胶膜拉伸强度提高23%,此处的断裂伸长率和剥离强度也达到了最大值。

以富马海松酸水性聚氨酯(fwpu)和甲基丙烯酸甲酯(mma)、丙烯酸丁酯(ba)等为主要原料,合成富马海松酸型水性聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液(fwpua)。探讨了引发剂的种类和用量及丙烯酸酯加入量等因素对反应的影响。对所得产品进行了红外光谱分析,并测试了漆膜的拉伸强度、镜面光泽、摆杆硬度和耐溶剂性。结果表明:用偶氮二异丁腈和过硫酸铵为复合引发剂,引发剂用量为0.8%,丙烯酸酯的加入量为30%时,复合乳液的拉伸强度、摆杆硬度、耐水性、耐碱性、耐醇性和镜面光泽均有不同程度的提高。

介绍了目前水性涂料常用的丙烯酸酯乳液及其研究进展,指出目前丙烯酸酯乳液在涂料应用中存在的一些问题,并指出了未来丙烯酸酯乳液的研究重点,最后对丙烯酸酯乳液应用前景进行了展望。

采用种子预乳化半连续法,合成了固含量高的阳离子型聚丙烯酸酯乳液。考察了在乳液聚合中反应性乳化剂、引发剂种类及功能单体含量对乳液聚合稳定性及乳液性能的影响。结果表明:在乳液聚合体系中,功能单体hea含量为1%最佳;合理的反应性乳化剂用量及加入方式可使乳液固含量达到41%;选用aibn与bpo复配的引发剂制备的乳液性能良好。

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

基于无溶剂法运用辐射聚合制备出氟改性聚氨酯/丙烯酸酯乳液。通过60co射线引发丙烯酸酯单体聚合且接枝于聚氨酯侧链上,测试结果表明此法获得的pua涂膜性能优异,大幅提升了涂膜的硬度和力学性能。而氟改性的pua涂膜具有良好的耐水性。整个反应过程不使用有机溶剂,对环境无害,且辐射加工在我国属新兴的绿色环保加工产业,对合成革用聚氨酯从溶剂型向水性的变革具有重要意义。

介绍了适合于制备聚氨酯-丙烯酸酯(pua)复合乳液的常规物料及新近开发的物料,包括多异氰酸酯、聚多元醇、乙烯基单体、亲水性物质、中和剂、交联剂、引发剂等。介绍了种子乳液聚合法、原位乳液聚合法和溶液聚合转相法三种典型的制备pua复合乳液的工艺及其最新进展。指出开发功能性原材料、完善原位乳液聚合法和溶液聚合转相法以及探索新的合成工艺将成为今后研制高性能pua复合乳液的重要领域。

综述了水性聚氨酯/聚丙烯酸酯(pua)复合乳液几种合成方法:物理共混法,化学交联法,原位乳液聚合法,种子乳液聚合法以及微乳液和细乳液聚合法的研究进展,介绍了pua复合乳液乳胶粒的不同核/壳结构和pua互穿网络,报导了采用蓖麻油、有机氟、有机硅和环氧树脂改性pua的技术进展以及新型光固化pua,并对聚氨酯/聚丙烯酸酯乳液的发展方向作出了预测。

以异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)、聚已二酸-1,4丁-二醇酯(pba)、二羟甲基丙酸(dmpa)、丙烯酸酯(pa)为主要原料,采用自乳化工艺制备了固体质量分数均为40%,亲水基团(dmpa的羧基)占固体质量百分数为1%的一系列稳定的聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液(pua);用热重分析(tg)、示差扫描量热分析(dsc)、动态机械热分析(dma)方法研究pba的相对分子质量、聚氨酯与丙烯酸酯的质量分数比(pu/pa)对pua膜热性能的影响。热分析研究表明,增加pba相对分子质量和加入适量的丙烯酸酯能提高pua分子的有序程度,有利于pua成膜物耐热性能的改善;随着pba相对分子质量的增加,pu软段的非晶部分和pa的硬段相容性增强,微观相分离减小,乳液的混合能达到分子水平。

用内乳化剂二羟甲基丙酸(dmpa)对异氰酸酯进行改性,然后将其与丙烯酸酯多元醇反应制备了水性双组分丙烯酸酯聚氨酯涂料。研究了反应物摩尔比n(-nco)/n(-oh)、中和度等因素对涂膜性能和外观的影响。结果表明:经dmpa改性后,增加了异氰酸酯预聚物的亲水性及其与丙烯酸酯多元醇的相容性;涂膜的拉伸强度和耐水性均有较大的提高,涂膜的外观也有所改善。

以甲基丙烯酸-β-羟乙酯(hema)为羟基单体,采用种子乳液聚合工艺,结合即时中和与极性单体分段滴加等手段合成了羟值为98.8mg(koh)/g、固含量为45.0%的新型聚丙烯酸酯杂合乳液(pah)。tem观察发现:pah由表层为羧酸盐覆盖的乳胶粒p1和富含—oh的乳胶粒p2组成。纳米粒度分析表明:相对于常规羟基聚丙烯酸乳液(hpae),pah的粒径分布更宽,平均粒径更小。针对pah配制的水性双组分聚氨酯涂料(2k-wpu)的综合性能测试说明:当—cooh和—oh在p1和p2中的质量比分别为1∶0和1∶3时,涂膜性能最佳。傅里叶红外光谱(ft-ir)分析发现:涂膜固化过程中—nco与—oh完全反应仅需3d。原子力显微镜(afm)分析显示:2k-wpu涂层结构致密且平整。

以异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)、硅溶胶、聚醚二元醇(n210)、二羟甲基丙酸(dmpa)、三羟甲基丙烷(tmp)等为原料,采用原位分散聚合法制备了水性硅溶胶/丙烯酸聚氨酯(sio2/pua)纳米复合乳液,研究了硅溶胶、dmpa和tmp的用量以及中和度对sio2/pua纳米复合涂层性能的影响,确定了较佳的制备条件:硅溶胶最大添加量为sio2占sio2/pua总固含量的4.5%,dmpa添加量为pua质量的6.5%,tmp添加量为pua质量的1.25%,中和度控制在90%。在此条件下制备的sio2/pua纳米复合涂层与市售pua涂膜相比,其硬度、附着力、耐水性、耐溶剂性等都得到一定程度的提高。

以聚四氢呋喃二醇(ptmg-1000)和异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)为基本原料,二羟甲基丙酸(dmpa)作为亲水扩链剂,甲基丙烯酸-β-羟乙酯(hema)作为偶联剂与甲基丙烯酸甲酯(mma)反应,采用核壳乳液共聚法,制备了聚丙烯酸酯-聚氨酯复合乳液(wpua);通过红外光谱、透射电镜对wpua乳液粒子的结构进行观察,探讨了dmpa用量、聚氨酯预聚体r值、聚氨酯(pu)链段与聚丙烯酸酯(pa)链段质量比等因素对乳液外观、粘度、稳定性等性能的影响;结果表明,当dm-pa用量为6份,r值为2.5,pu链段与pa链段质量比为70∶30时,所得wpua表观性能较为优异。

以异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)、聚醚二元醇(n220)、蓖麻油(c.o.)和甲基丙烯酸甲酯(mma)为主要原料,合成了蓖麻油改性聚氨酯-丙烯酸酯(cpua)复合乳液,研究了蓖麻油添加量对乳液及涂膜性能的影响。实验结果表明,蓖麻油与n220的—oh基团物质的量比(x)在1∶5~1∶3之间,乳液黏度、涂膜柔韧性、吸水率、力学性能等均较好。

以甲苯二异氰酸酯(tdi-80)、聚醚二元醇(n220)、环氧树脂(e20)和甲基丙烯酸甲酯(mma)等为原料,通过原位聚合,制备了水性聚氨酯-环氧树脂-丙烯酸(wpuea)复合分散液.研究了体系nco/oh总摩尔比和tmp、e20、dmpa及mma用量对wpuea分散液及其胶膜性能的影响.结果表明,当nco/oh总摩尔比为1.2~1.5,tmp用量为2%~3%,e20用量为4%~6%,dmpa用量为6%~9%,mma用量为20%~30%时,分散液储存期超过10个月,冻融循环大于5,其涂膜硬度大于0.70,拉伸强度大于10mpa,耐水性、耐酸碱性、耐溶剂性等较水性聚氨酯(wpu)有明显改善.

防腐涂料用水性聚氨酯-环氧树脂-丙烯酸酯复合分散液的合成与性能

改性水性丙烯酸－聚氨酯涂料 朱梦羚（上海理工大学环境工程学院） 摘要：介绍了几种由物理或化学改性得的水性丙烯酸－聚氨酯涂料。综述了 经改进后的水性丙烯酸－聚氨酯涂料，在乳液性能、拉伸强度、耐水性、耐化学 性质、硬度综合性能的提高，以及新型水性丙烯酸－聚氨酯涂料替代传统溶剂型 聚氨酯涂料的可能性。 关键词：水性；聚氨酯；改性；涂料 引言：随着国家对于涂料污染的控制， 水性丙烯酸－聚氨酯涂料，以其不易 燃，低挥发，硬度等综合性能上的优 势，渐渐替代了市面上传统型的溶剂 型聚氨酯涂料。本文将详细比较环氧 树脂改性聚氨酯-丙烯酸酯乳液；水性 双组分丙烯酸酯聚氨酯涂料；自交联 型水性丙烯酸—聚氨酯杂化体；阳离 子型水性丙烯酸酯聚氨酯塑料涂料； 高固体含量水性聚氨酯丙烯酸酯复合 乳液；丙烯酸乙酯改性水性聚氨酯涂 料这几种改性水性丙烯酸－聚氨酯涂 料的改性特点以及其改性后的综合性 能进行比较介

以甲基丙烯酸、苯乙烯、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸-2-乙基己酯为主要原料,通过溶液共聚法合成了用于丙烯酸酯水性涂料的高分子表面活性剂。使用ft-ir对合成产物的结构进行了表征,测试了共聚物的表面张力、临界胶束浓度(cmc)、表观黏度,初步探讨了甲基丙烯酸用量对产物表面活性的影响。结果表明,共聚物的表观黏度(异丙醇溶剂,浓度85%)为100~530mpa.s,具有较低的临界胶束浓度(cmc)(4~9g/l),最低表面张力降至31.5mn/m(25℃)。以此产物为乳化剂,皆能制得体系稳定的丙烯酸酯乳液,其乳胶粒粒径分布均匀。

采用"原位复合"方法合成了纳米sio2/聚丙烯酸酯复合乳液,以此乳液为基料配制的乳胶涂料具有性能好、无污染、价格低等优点.介绍了纳米sio2/聚丙烯酸酯复合乳液及其乳胶漆的配方和制备工艺,研究了纳米sio2用量对涂料性能的影响.

采用“原位复合“方法合成了纳米sio2/聚丙烯酸酯复合乳液,以此乳液为基料配制的乳胶涂料具有性能好、无污染、价格低等优点.介绍了纳米sio2/聚丙烯酸酯复合乳液及其乳胶漆的配方和制备工艺,研究了纳米sio2用量对涂料性能的影响