聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液的制备和性能

论文摘要

水性聚氨酯具有良好的耐低温、柔韧性和耐磨性,且使用方便,对环境无污染。但是其耐水性较差,对水性聚氨酯进行复合改性,可使聚氨酯的性能得到提高。聚丙烯酸酯具有较好的耐水性、耐化学品性和耐候性。因此聚氨酯和聚丙烯酸酯两者有机结合所制得的复合乳液,不仅具有聚氨酯原有的优越性能,还可以增加涂膜耐水性、耐紫外光老化性等,使乳液及胶膜的性能得到明显的改善。本文以制备稳定的、性能良好的聚氨酯/聚丙烯酸酯(PUA)复合乳液为目标,采用反应活性温和的异佛尔酮二异氰酸酯(Isophorone Diisocyanate,IPDI)和聚丙二醇作为合成单体,制备了聚氨酯/聚丙烯酸酯(PUA)复合乳液。在复合乳液的制备过程中,详细研究了聚合工艺参数,包括丙烯酸酯单体含量、NCO/OH摩尔比值(R值)、二羟甲基丙酸(DMPA)含量、复合乳化剂含量、稀释剂用量等因素对制备复合乳液及其性能和外观的影响。通过激光粒度分析仪、透射电子显微镜(TEM)研究了PUA复合乳液乳胶粒子的粒径、粒径分布及粒子形态,通过固含量及转化率、吸水率和接触角测试研究了乳液及涂膜的性能;结果表明:一次投料法优于逐步滴加法,以一次投料法制备的PUA复合乳液较稳定,粒子呈现以水性聚氨酯为壳、聚丙烯酸酯为核的核壳结构。并比较了逐步滴加法和一次投料法制备复合乳液的过程和乳液性能,确定了较佳合成工艺参数,为制备高性能的PUA提供了研究基础。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 前言
• 第二章 文献综述
• 2.1 水性聚氨酯
• 2.1.1 水性聚氨酯的制备方法
• 2.1.2 水性聚氨酯的改性
• 2.2 聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液
• 2.2.1 影响聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液性能的因素
• 2.2.2 聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液的应用
• 2.3 本论文的研究内容
• 2.4 本论文的研究思路及其实验设计
• 第三章 实验部分
• 3.1 实验原料
• 3.2 实验仪器及设备
• 3.3 合成方法
• 3.3.1 逐步滴加法
• 3.3.2 一次投料法
• 3.4 测试与表征
• 3.4.1 NCO含量
• 3.4.2 乳液性能
• 3.4.3 涂膜性能
• 第四章 结果与讨论
• 4.1 制备聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液预实验
• 4.1.1 聚合体系的选择
• 4.1.2 聚合条件的选择
• 4.1.3 制备方法的选择
• 4.1.4 小结
• 4.2 逐步滴加法制备聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液
• 4.2.1 复合乳液的TEM电镜分析
• 4.2.2 PU:PA不同配比的影响
• 4.2.3 小结
• 4.3 一次投料法制备聚氨酯/聚丙烯酸酯复合乳液
• 4.3.1 BA单体转化率
• 4.3.2 FTIR分析
• 4.3.3 R值的影响
• 4.3.4 亲水性扩链剂DMPA用量的影响
• 4.3.5 稀释剂用量的影响
• 4.3.6 复合乳化剂用量的影响
• 4.3.7 PU:PA不同配比的影响
• 4.3.8 小结
• 4.4 逐步滴加法与一次性投料法制备PUA复合乳液的比较
• 4.4.1 外观
• 4.4.2 结构
• 4.4.3 粒径
• 4.4.4 吸水率
• 4.4.5 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 附录