水性聚氨酯丙烯酸酯复合乳液的性能研究

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、耐水性和耐化学品性还难以满足高档水性木器涂料的要求。

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.

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。

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

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。

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。

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。

以异氰酸酯、聚醚多元醇及二羟甲基丙酸为主要原料,合成了水性聚氨酯预聚体(pu),并且经过扩链、交联、丙烯酸酯复合改性等反应制备了丙烯酸酯改性水性聚氨酯树脂(pua)。结果表明:对水性聚氨酯进行扩链、交联及丙烯酸酯复合改性,可以使两者优异的性能有机地结合起来,能显著提高水性聚氨酯的拉伸强度、硬度、耐磨性、耐水耐醇性,从而使水性pua分散乳液胶膜的性能得到明显改善,以满足水性pua木器漆用的要求。

以聚氨酯-丙烯酸酯复合乳液为基料配制水性木器清漆,研究了成膜助剂、消泡剂、润湿剂、增稠剂等助剂对涂料及其涂膜性能的影响,确定了有关助剂的种类和用量。检测结果表明,产品的全部性能均达到或超过国家有关标准的规定。

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

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。

将丙烯酸丁酯(ba)、甲基丙烯酸甲酯(mma)通过溶液自由基聚合,用巯基乙醇作为链转移剂调控合成了一定分子量的端羟基聚丙烯酸酯(pa),再与聚氨酯(pu)预聚体反应,在水中分散得到pa-pu-pa三嵌段共聚复合乳液。采用ftir和1hnmr测试技术对共聚物结构进行了表征。结果表明,随着pu与pa质量比的降低,共聚物中丙烯酸酯含量随之增加;pu软硬链段之间的氢键化作用减弱。tem显示,复合乳胶粒子形态均匀规整,并呈现明显的核壳结构。改性后的乳胶膜耐水、耐热性能均随着pu/pa质量比的减小而提高,吸水率由25%降低至5%,最大热失重温度由369℃提高至432℃。

以甲苯-2,4-二异氰酸酯、san树脂、丙烯酸羟乙酯等原料合成聚氨酯丙烯酸酯预聚物,研究了反应温度、反应时间及催化剂浓度对树脂合成的影响.得出合成该预聚物的适宜条件:第1步反应温度为25~35℃,反应时间为2.5h;第2步反应温度控制在75~80℃,反应时间为3h,催化剂质量分数为0.4%.同时通过调节活性稀释剂三缩丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1,6己二醇二丙烯酸酯的不同配比制备紫外光固化涂料,测试涂膜光泽、硬度、柔韧性、耐冲击强度、附着力等各项性能,找出涂膜具有良好弹性及柔韧性且符合光固化膜性能要求的涂料配方.

丙烯酸改性水性聚氨酯涂料 作者：徐锦华 作者单位：天津市管道工程集团有限公司保温管厂技术中心 本文读者也读过(6条) 1.李莉.黎兵.纪学顺.鲍俊杰.许戈文纳米ato改性水性聚氨酯涂料研究[会议论文]-2008 2.罗建光.毛名飞.陈志泉水性聚氨酯涂料的交联改性研究进展[期刊论文]-合成材料老化与应用2002,31(4) 3.张翠梅.zhangcui-mei丙烯酸改性聚氨酯微乳液的合成工艺条件探讨[期刊论文]-现代涂料与涂装2007,10(10) 4.刘杰.杨建军.吴庆云.张建安.吴明元.王月菊水性聚氨酯涂料耐水改性的研究进展[期刊论文]-涂料技术与文摘 2008,29(5) 5.南博华.郑水蓉.孙曼灵单组分水性聚氨酯涂料的研究进展[期刊论文]-中国涂料2005,20(11) 6.鲍俊杰

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。

聚氨酯丙烯酸酯树脂建筑涂料及其应用技术研究

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。

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。

聚氨酯丙烯酸酯树脂建筑涂料及其应用技术研究

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。