資源描述：
《烯酸酯共混改性水性聚氨酯的結(jié)構(gòu)與性能》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、烯酸酯共混改性水性聚氨酯的結(jié)構(gòu)與性能水性聚氨酯因無毒、不燃、無環(huán)境污染、成本低及易加工等優(yōu)點(diǎn)，在紡織涂料印花粘合劑、紡織復(fù)合膠、涂層膠等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[1-4]．但大多數(shù)水性聚氨酯含固量低，自增稠性、涂膜耐水性、耐溶劑性、膠膜強(qiáng)度等性能較差．為提高水性聚氨酯的性能，必須對(duì)其進(jìn)行改性．用丙烯酸酯改性水性聚氨酯，得到所謂“第三代水性聚氨酯”，近年來成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)[5-9]．第三代水性聚氨酯兼具丙烯酸酯和聚氨酯的優(yōu)點(diǎn)，是水性聚氨酯改性的重要途徑之一．丙烯酸改性水性聚氨酯的途徑：(1)聚氨酯(PU)乳
2、液和聚丙烯酸酯(PA)乳液物理共混改性；(2)合成帶雙鍵的不飽和氨基甲酸酯單體和丙烯酸酯共聚；(3)用PU乳液作種子進(jìn)行乳液聚合；(4)先制得溶劑型聚氨酯丙烯酸(PUA)，再蒸除溶劑，中和乳化得到復(fù)合乳液[10,11]．本實(shí)驗(yàn)采用物理共混方法對(duì)水性聚氨酯乳液進(jìn)行改性，并通過X-射線衍射、熱失重分析曲線(TGA)等手段研究了共混膜的結(jié)構(gòu)和性能，結(jié)果表明共混改性的涂膜性能比水性聚氨酯乳液涂膜性能有明顯的提高。1實(shí)驗(yàn)部分1．1主要原料2,4-甲苯二異氰酸酯(TDI)、丁酮均為分析純，聚醚多元醇(相對(duì)分子質(zhì)量20
3、00)、二甘醇、三羥甲基丙烷(TMP)、二羥甲基丙酸(DMPA)、三乙胺(TEA)、丙烯酸乳液(浙江三木化工有限公司)均為工業(yè)品。1．2水性聚氨酯乳液的合成將脫水后的聚醚多元醇和TDI按一定比例分別加入裝有溫度計(jì)、攪拌器及回流冷凝管的三口燒瓶中，在75℃左右保溫2h，再加入DMPA及適量的丁酮，反應(yīng)1h后再加入二甘醇及TMP的丁酮溶液，繼續(xù)反應(yīng)1h后冷卻至40℃左右，用TEA中和至pH值7～8，在高速攪拌條件下，加入去離子水，繼續(xù)攪拌15min左右，即得含固量約為25％的水性聚氨酯乳液。1．3膠膜的制備將
4、水性聚氨酯乳液和丙烯酸酯乳液以不同的配比放入燒杯中攪拌15min左右，然后將乳液在聚四氟乙烯板上流涎成膜，常溫下靜置72h，然后放入烘箱中，在130℃下焙烘90min即得所需的膜。1．4膜的結(jié)構(gòu)及性能測(cè)試1．4．1X射線衍射采用D／MAX-3CX射線衍射儀測(cè)定不同配比的共混膜的衍射強(qiáng)度曲線．1．4．2熱失重分析(TGA)采用PERKIN-ELMERDSC7型熱分析儀測(cè)試其熱失重(TGA)曲線。1．4．3斷裂強(qiáng)度及斷裂伸長率用刀片將共混膜樣品制成10mm×60mm的細(xì)長條，然后用螺旋測(cè)微器在每條樣品上取3個(gè)
5、點(diǎn)測(cè)定厚度，取平均值．樣品在恒溫、恒濕條件下(T＝13.5℃，RH＝70.5％)下平衡24h后，在Instronl211型強(qiáng)伸儀上測(cè)定共混膜的絕對(duì)斷裂強(qiáng)度(N)和絕對(duì)斷裂伸長(mm)，樣品夾持長度為50mm．最后以下面公式計(jì)算相對(duì)強(qiáng)度(N／mm2)和伸長率(％)．2結(jié)果與討論2．1膜的結(jié)構(gòu)2．1．1X射線衍射PU／PA共混膜的X-射線衍射曲線如圖1所示從圖1可以看出，曲線1(PU)在20.00°有一較強(qiáng)的峰，在11.00°左右還有一微弱的峰，隨著PA含量的增加，PU的這兩個(gè)峰均增強(qiáng)，其中20.00°的衍射
6、峰增強(qiáng)得更加明顯．此現(xiàn)象表明，兩者之間存在某種相互作用，即丙烯酸的加入促進(jìn)了PU結(jié)晶的形成．PU的結(jié)晶主要是由硬段中的氨酯基-NHCOOR與PA中的-COOH等極性基團(tuán)間形成了氫鍵，提高了PU硬段的結(jié)晶度。2．1．2熱分析PU／PA共混膜的TGA曲線見圖2．從圖2可以看出，聚氨酯在270-480℃分兩個(gè)階段失重，低溫為軟段的分解溫度，高溫為硬段的分解溫度．這就證實(shí)了聚氨酯中存在微相分離的說法．而聚丙烯酸酯的失重只有一個(gè)階段，最大失重率出現(xiàn)在420℃，說明PA為均相體系．共混膜中，隨著PA含量的增加，臺(tái)階越
7、來越不明顯，PA含量達(dá)到80％時(shí)，體系已呈均相(曲線4)．而且隨著PA含量的增加，分解溫度也逐漸向高溫移動(dòng)．PU／PA共混膜的TGA曲線表明，PU和PA并不完全相容，還有一定的相分離，PA的加入提高了PU膜的熱穩(wěn)定性。2．2膜的力學(xué)性能PU／PA共混膜的斷裂強(qiáng)度及斷裂伸長率見表1．由表1可看出，PA的加入有利于提高PU的強(qiáng)度和伸長率，當(dāng)PU／PA共混膜中PA的含量為20％時(shí)，共混膜的強(qiáng)度和伸長率均達(dá)到最大值，因此，要獲得較好力學(xué)性能的共混膜，PA的含量≤20％。3結(jié)論通過丙烯酸酯共混改性水性聚氨酯膜的結(jié)構(gòu)
8、和性能研究，表明PU和PA存在某種相互作用，使兩者能有較好的相容性，但PU和PA并不完全相容，還有一定的相分離，PA的加入提高PU膜的熱穩(wěn)定性．當(dāng)PA的含量≤20％時(shí)，共混膜具有較好的力學(xué)性能。表1共混膜(PU/PA)的斷裂強(qiáng)度及斷裂伸長率參考文獻(xiàn)：[1I曹坤，吳鍵芬，孫建中等.水性聚氨酯研究進(jìn)展[J]高分子通報(bào)，1994，(3)：156-159[2]MatsudaK，OhmuraH.EmulsionofPolyurethan
