有机硅-聚氨酯-丙烯酸酯三元复合乳液的合成及性能研究

摘要

有机硅化合物表面能低，具有耐低温、耐老化、憎水、耐有机溶剂、耐辐射等许多优异性能，而且有机硅聚合物还能赋予涂层特殊的柔软性和爽滑丝绸手感。 有机硅是由硅氧原子交替结合成硅氧烷链无机骨架，并在硅原子上连接有甲基等有机基团的聚合物。硅氧烷键键能比碳碳键键能大得多，这是硅氧烷具有耐热稳定性和耐侯性的一个重要原因。聚硅氧烷因其独特的化学结构组成而具有一系列优异性能，如具有极好的耐高低温性能，优良的电绝缘性和化学稳定性，憎水防潮性，生理惰性及生物相容性。自20世纪40年代工业化应用以来，得到了广泛的研究与应用。 聚丙烯酸酯(PA)具有机械强度高、耐老化、耐水性好等优点，丙烯酸酯类树脂是一种粘接性强、成膜性高的高分子材料，目前在内墙涂料领域得到了广泛的应用。但存在韧性、耐磨、耐化学品性能差、高温发粘、低温发脆等缺点。使用聚氨酯(PU)对PA进行改性，可以利用PU优异的耐寒性、弹性、很好的温度适应能力等性能，和PA在性质上具有一定的互补作用。通过两者复合制得聚氨酯-丙烯酸酯(PUA)复合乳液，可以取长补短，发挥综合优势，使乳液的涂膜性能得到明显改善。聚氨酯本身结构单元的多变性，又为PUA与其它材料的复合提供了新的契机。 本文分首先合成了有机硅-丙烯酸酯复合乳液，有机硅含量的增加提高了涂膜的机械性能，表现在硬度、附着力的提高。并且提高了涂膜的耐老化和耐水性能。 然后合成了一系列稳定的阴离子型和阳离子型自乳化有机硅一聚氨酯乳液，有机硅含量分别达到57％和52％。该有机硅-聚氨酯涂膜的耐老化性能测试表明有机硅的加入使涂膜的耐老化性能得到了很好的加强并且与有机硅-丙烯酸酯涂膜相比，涂膜不出现发粘的现象。而一般文献报道的同类有机硅-聚氨酯乳液中的有机硅含量都在10％左右[1]。 本文在前两者基础上进一步合成了有机硅-聚氨酯-丙烯酸酯三元复合离聚物乳液。通过引入离子键，利用离子键合作用使其获得优良的性能，将离聚物制成稳定乳液是一项比较新颖的工作[2,3]。近年来也有制成聚氨酯-丙烯酸酯(PUA)离聚体的工作报道，但直接制成离聚物的乳液却鲜有报道[4]。本文用引入了有机硅的带有叔氨基团的聚氨酯(PU)与聚丙烯酸酯(PA)作用，制得了含有离子键作用的有机硅改性PUA乳液。综合了聚氨酯，丙烯酸酯，有机硅三种树脂材料的优点。乳液涂膜有很好的耐老化能力。并通过红外图谱对形成的离子键进行了表征。从不同有机硅含量的DSC图谱可以看出随着有机硅含量的增加，涂膜的热分解温度也随之增加。Tg随着有机硅含量的增加先上升后下降。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及本论文使用授权说明

第一章前言

第二章试验方法

第三章有机硅-丙烯酸酯共聚复合乳液的合成

第四章有机硅-聚氨酯共聚复合乳液的合成

第五章有机硅-聚氨酯-丙烯酸酯三元离聚物乳液的合成

第六章结论

参考文献

作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文

致谢

附录