水性聚氨酯改性丙烯酸酯共聚物复合乳液的合成及性能研究

摘要

近年来，随着环境污染问题的严重以及石油资源的枯缺，水性涂料研究和开发已经引起了人们的广泛关注，并具有十分广阔的发展前景。丙烯酸酯共聚物(PA)乳液和聚氨酯(PU)分散液都是目前市场上广泛使用的水性涂料基料，它们均具有各自的优点，然而在某些性能方面也不尽如人意。本文进行了聚氨酯改性丙烯酸酯共聚物复合乳液(PUA)的研究，提高两组份的相容性，充分发挥两者的优点，提高它们的综合性能。本论文还合成了一种新的带双键的环氧树脂功能性单体，制备了具有不同核壳结构的环氧树脂改性PUA复合乳液。值得一提的是，PU位子乳胶粒子核层，PA位于乳胶粒子壳层的环氧树脂改性PUA复合乳液的研究我们未见报道。 ⑴制备了丙烯酸酯共聚物乳液，主要探讨了不同的制备方法、软硬单体(甲基丙烯酸甲酯MMA、苯乙烯St、丙烯酸丁酯BA)的用量、双丙酮丙烯酰胺(DAAM)的用量、种子乳液用量、丙烯腈单体(AN)的用量、以及乳化剂COPS—I与CO—436配比等因素对乳液和乳胶膜性能的影响。另外，对环氧树脂(EP)改性PA乳液进行了初步研究。结果表明采用半连续种子乳液聚合方法，MMA:St:BA用量为18:16:14，种子乳液用量为10％-15％，COPS—I与CO—436配比为4:1，DAAM用量为4％时得到的丙烯酸酯共聚物乳液综合性能较好；另外引入环氧树脂可以改善PA乳胶膜耐水、耐溶剂、力学等性能。 ⑵用原位法合成了PUA复合乳液，主要研究了NCO/OH摩尔比、二羟甲基丙酸(DMPA)的用量、三羟甲基丙烷(TMP)的用量，以及PU与PA的质量比等因素对PUA复合乳液和乳胶膜性能的影响，并对纳米SiO2改性水性PU进行了初步探讨。结果表明当NCO/OH摩尔比在1.3-1.4，DMPA用量为5％—6％，TMP用量为2％—3％，PA与PU质量比为65/35-50/50时，PUA复合乳液的综合性能较好；当纳米SiO2改性水性PU用量为2.5％时，PU的综合性能较好，但纳米SiO2的团聚现象比较严重。 ⑶进行了水性环氧树脂改性聚氨酯—丙烯酸酯复合乳液的合成研究。利用N—羟甲基丙烯酰胺与环氧树脂E—44反应，合成一种新的带双键环氧树脂功能性单体。并采用原位法分别合成了四种不同核壳结构的环氧树脂改性PUA复合乳液，研究了复合乳液和乳胶膜性能。引入环氧树脂改性PUA复合乳液后，乳胶膜的疏水性、耐甲苯溶剂性能、拉伸强度、弹性模量等提高。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2核壳型丙烯酸酯共聚物乳液(PA)的合成

1.2.1核壳型共聚物乳液的制备方法

1.2.2核壳乳胶粒结构形态的影响因素

1.2.3核壳共聚物乳液的聚合机理

1.3水性聚氨酯(PU)的合成

1.3.1外乳化法

1.3.2内乳化法

1.4聚氨酯改性丙烯酸酯共聚物复合乳液的制备方法

1.4.1共混法

1.4.2互穿网络乳液聚合

1.4.3核壳乳液聚合法

1.4.4微乳液和细乳液聚合

1.5环氧树脂对PUA复合乳液的改性研究

1.6无机纳米粒子对水性PU的改性研究

1.7本课题立题的目的和意义

1.8本课题的研究内容及设计思路

第2章丙烯酸酯共聚物乳液的合成及其改性研究

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1实验药品和仪器

2.2.2样品的制备

2.2.3性能测试

2.3结果与讨论

2.3.1丙烯酸酯共聚物乳液的合成研究

2.3.2室温自交联丙烯酸酯共聚物乳液的合成研究

2.3.3环氧树脂-丙烯酸酯共聚物复合乳液的合成及性能研究

2.4本章小结

第3章水性聚氨酯改性丙烯酸酯共聚物乳液的合成及其性能研究

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1实验材料和仪器

3.2.2样品的制备

3.2.3性能测试

3.3结果与讨论

3.3.1水性聚氨酯的合成及其对丙烯酸酯共聚物乳液的改性研究

3.3.2水性聚氨酯改性丙烯酸酯共聚物复合乳液合成方法研究

3.3.3纳米二氧化硅改性水性聚氨酯性能的研究

3.4本章小结

第4章水性环氧树脂改性聚氨酯-丙烯酸酯乳液的合成及其性能研究

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1实验材料和仪器

4.2.2样品的制备

4.2.3性能测试

4.3结果与讨论

4.3.1带双键环氧树脂功能性单体的合成及表征

4.3.2不同核壳结构对复合乳液性能的影响

4.3.3不同的核壳结构对乳胶膜水接触角的影响

4.3.4不同核壳结构的乳胶膜甲苯溶胀率测试

4.3.5不同核壳结构的乳胶膜力学性能测试

4.3.6不同核壳结构的乳胶膜DSC测试

4.3.7环氧树脂改性聚氨酯/丙烯酸酯乳液的TEM测试

4.4本章小结

第5章结论

参考文献

致 谢

附录：硕士期间发表及投稿的文章