制备聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液的物料与工艺

大量研究表明,将聚氨酯和聚丙烯酸酯结合在一起得到的聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液(pua)可使涂膜获得更优异的性能,在水性涂料中有重要的应有价值.pua复合乳液的合成方法对复合组分的相容性以及复合乳液乳胶膜的性能有重要的影响.本文综述了水性聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液主要合成方法的研究状况,并对各种方法进行比较.

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。

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。

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.

采用经典的st觟ber法在常温下制备纳米级硅溶胶,用3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷对其改性。在阴离子乳化剂和非离子乳化剂共同存在下,通过乳液聚合制备了硅溶胶/含氟聚丙烯酸酯复合乳液。表征了乳胶粒形貌,测试了共聚物组成及性能、乳液稳定性和乳胶膜性能。结果表明:乳胶粒有明显的核壳结构,乳液有良好的储存稳定性、稀释稳定性、高温和低温稳定性;硅溶胶/含氟聚丙烯酸酯复合乳胶膜吸水率达12.50%,对水的接触角为93.5°;复合物的热稳定性高于普通聚丙烯酸酯共聚物和含氟聚丙烯酸酯共聚物。

以自乳化自交联的阳离子水性聚氨酯乳液(pu)为种子乳液进行含氟丙烯酸酯(fa)、苯乙烯(st)和丙烯酸丁酯(ba)等乙烯基单体的自由基共聚合,制得阳离子聚氨酯-含氟丙烯酸酯(fpua)复合乳液。通过红外光谱分析、接触角测试、表面自由能计算、粒径及粒径分布测试及透射电镜测试对聚合物乳液及其膜结构与性能进行了表征。结果表明w(fa)达到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%)乳胶膜上所成接触角分别为110和86°;计算得30℃时fpua(w(fa)=20%)乳胶膜表面自由能为14.64mj/m2,比改性前pu膜表面自由能下降78.65%;120℃热处理后fpua(w(fa)=20%)表面自由能可进一步降低17.69%;fpua乳液粒径较pu明显增大且分布变宽;推测fpua复合粒子既有胶束成核又有水相成核机理。

常温下一步法制备改性硅溶胶,并通过细乳液聚合制备改性硅溶胶/聚丙烯酸酯复合乳液。考查了温度对聚合速率和单体转化率的影响以及不同乳化剂含量下聚合过程中乳胶粒粒径的变化情况;测试了乳胶膜的吸水率,并用接触角法表征了乳胶膜的表面自由能。

以聚丙烯酸酯尖乳液为基础的水性涂料自诞生以来就被人们所看好,它是一种全新的环保型装饰材料,给装修业和居民带来福音。本文借助纳米技术,对聚丙烯酸酯复合乳液涂料的发展前景做了展望

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。

采用预乳化半连续法结合单体后滴加聚合工艺,制备丙烯酸酯/纳米sio2复合弹性乳液。考察了聚合工艺、引发剂用量、软硬单体比例、纳米sio2的引入方式及用量、交联单体用量等因素对乳液性能的影响。结果表明,当引发剂的质量百分数为0.2%、软硬单体质量比为2.6∶1.0、纳米sio2质量百分数为0.5%、交联单体质量百分数为1.2%时,合成的丙烯酸酯/纳米sio2复合弹性乳液聚合稳定性好,无凝胶生成,拉伸强度为1.77mpa,断裂伸长率为509.3%,综合性能良好。

lm302是脂肪族聚氨酯丙烯酸酯低聚物，具有优异的附着力，柔韧性优异，富 有弹性，耐黄变性佳。另有uh312、uh322两种同系列树脂，其力学性能较为 优异。 产品性能 耐黄变性优异； 优异的弹性和高伸长率； 柔韧性优异，较低的温度下具有良好的机械性能； 加入单体可用于真空镀膜的底漆。 产品应用 软质涂层及油墨； 真空电镀底漆； 金属及难附着基材涂料。 树脂产品与国外同类树脂产品性能对比： 测试项目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 铅笔硬度＜6b＜6b＜6b＜6b 固化收缩率

通过核壳乳液聚合工艺引入环氧树脂,对丙烯酸酯乳液进行改性,制备了水性环氧/丙烯酸酯杂化乳液。通过接触角、极化曲线测试以及傅里叶变换红外光谱(ft-ir)、热重分析(tga)、电化学阻抗谱(eis)等方法对改性前后的丙烯酸酯进行了表征。结果表明,以12%环氧树脂改性的丙烯酸酯与改性前的丙烯酸酯相比,其疏水性、热稳定性和耐蚀性能都有较大的改进。

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。

丙烯酸酯乳胶漆的制备 作者：陈春 作者单位：兵器工业第59研究所,重庆,400039 刊名：表面技术 英文刊名：surfacetechnology 年，卷(期)：2002,31(1) 被引用次数：2次 引证文献(2条) 1.肖鑫.谭正德.黄先威.武晓静改性纯丙乳液的制备[期刊论文]-湖南工程学院学报(自然科学版)2002(4) 2.周艳.贾德民.莫海.陶潜乳胶漆的市场现状和发展前景[期刊论文]-化工进展2002(10) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/periodical_bmjs200201021.aspx

以mma/ba/aa/gma/hea/磷酸酯(pam100)为聚合单体,利用种子乳液法合成了磷酸酯丙烯酸防锈乳液,讨论了交联单体、磷酸酯、反应型乳化剂对乳液性能的影响。结果表明:磷酸酯的加入可提高涂层的附着力。该乳液与传统的苯丙乳液相比,拥有更好的钙离子稳定、防锈性能、湿态附着力,具有良好的市场推广价值。

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)、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。

近年来，许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补的作用，制备了聚氨酯／丙烯酸酯（pua）复合乳液。虽然，pua复合乳液较单一乳液性能好，但是其涂膜的硬度、耐水性和丽化学品性还难以满足高档水性木器涂料的要求。

苯乙烯—丙烯酸酯共聚乳液及其涂料的制备研究

论述以丙烯酸酯类单体为原料的方法,采用半连续工艺合成乳液及乳胶漆的办法。讨论了各种原材料的选择用量以及它们对乳液性能的影响