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1、材料保護(hù)第43卷·第1期·2010年1月5室溫自交聯(lián)水性聚氨酯分散體的合成與表征陳廣祥,李金玲,葉代勇(華南理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院,廣東廣州510640)[摘要]采取新工藝以甲苯二異氰酸酯(TDI280)、聚醚二元醇(N220)、三羥甲基丙烷(TMP)、二羥甲基丙酸(DMPA)、環(huán)氧樹(shù)脂(E220)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)等原料合成了聚氨酯2丙烯酸酯復(fù)合分散體(PUA21),通過(guò)雙丙酮丙烯酰胺(DAAM)引入酮羰基和己二酸二酰肼(ADH)引入肼基,合成了室溫自交聯(lián)復(fù)合分散體(PUA22)。探討了DMPA,MMA,DAAM和ADH的加入量對(duì)分散體和涂膜性能的影響。通過(guò)傅立
2、葉紅外光譜(FTIR)、示差掃描量熱儀(DSC)、接觸角測(cè)量?jī)x對(duì)PUA21及PUA22進(jìn)行了表征。結(jié)果表明,當(dāng)DMPA,MMA,DAAM的含量[占聚氨酯(PU)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)]分別為6%,25%,2.5%及ADH與DAAM的摩爾比為1時(shí),分散體和涂膜的綜合性能較好;酮肼間發(fā)生了交聯(lián)反應(yīng),交聯(lián)使得膠膜的耐水性和力學(xué)性能得到了提高。[關(guān)鍵詞]水性聚氨酯;自交聯(lián)復(fù)合分散體;聚氨酯2丙烯酸酯;雙丙酮丙烯酰胺;己二酸二酰肼[中圖分類號(hào)]TQ316.6[中圖分類號(hào)]A[文章編號(hào)]1001-1560(2010)01-0005-040前言型PUA復(fù)合分散體,并對(duì)其性能進(jìn)行了表征。水性聚氨酯(
3、WPU)分散體以水作介質(zhì)代替有機(jī)溶1試驗(yàn)劑,是一種新型的聚氨酯體系,無(wú)毒、無(wú)污染,力學(xué)、黏1.1PUA復(fù)合分散體的合成結(jié)性能突出,被廣泛應(yīng)用于涂料、制革、印刷、紡織和建1.1.1PUA21[1～3]筑行業(yè)。但是,聚氨酯結(jié)構(gòu)中親水基團(tuán)的存在,使在干燥氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下,將計(jì)量的甲苯二異氰酸酯得漆膜的耐水性、耐熱性和光澤性較差,價(jià)格也比較昂(TDI280)和聚醚二元醇(N220)加入到帶有攪拌器、溫貴,嚴(yán)重地限制了其使用范圍。利用丙烯酸酯對(duì)水性度計(jì)和回流冷凝管的四口燒瓶中,60～90℃反應(yīng)1～3聚氨酯進(jìn)行復(fù)合改性,可以彌補(bǔ)單一水性聚氨酯分散h,降至50～70℃;加入1,4丁二醇(B
4、DO)和三羥甲基體自增稠性差、固含量低、漆膜耐水性差、光澤性差的丙烷(TMP)丙酮溶液,反應(yīng)1～3h,用正丁胺滴定法判缺陷,同時(shí)也彌補(bǔ)了單一丙烯酸乳液熱粘冷脆、柔韌性斷反應(yīng)終點(diǎn);達(dá)到終點(diǎn)后加入環(huán)氧樹(shù)脂(E220)和溶有差、不耐溶劑的缺點(diǎn),以此可以獲得兩類體系優(yōu)勢(shì)性能互二羥甲基丙酸(DMPA)的N2甲基吡咯烷酮(NMP)溶[4,5]補(bǔ)的新型聚氨酯2丙烯酸酯復(fù)合材料(PUA)。PUA液,反應(yīng)至NCO基含量達(dá)到理論值,反應(yīng)過(guò)程中視情[6]乳液一般具有核殼結(jié)構(gòu),丙烯酸分子和聚氨酯分子之況添加適量的丙酮控制預(yù)聚體的黏度;降溫到30～50間沒(méi)有直接的化學(xué)鍵合作用力,而是通過(guò)聚氨酯對(duì)丙
5、烯℃,加入計(jì)量的甲基丙烯酸甲酯(MMA),攪拌均勻后酸分子的包覆作用,羧基產(chǎn)生的電荷穩(wěn)定和氫鍵與分子在強(qiáng)力分散機(jī)高速攪拌下加入三乙胺(TEA)中和,隨間的引力作用,達(dá)到體系熱力學(xué)穩(wěn)定。因此,這種乳液的后加入水乳化和乙二胺(EDA)擴(kuò)鏈,得到PU/MMA混性能仍存在一定的不足。引入分子交聯(lián),利用酮肼交聯(lián)合物。反應(yīng)是目前研究較多的一種引入核殼交聯(lián)的方法,可以將PU/MMA混合物水浴加熱到50～80℃,2～4h[7,8]制備出性能優(yōu)良的核殼交聯(lián)型PUA復(fù)合分散體。內(nèi)均勻滴加偶氮二異丁腈(AIBN)的丙酮溶液,引發(fā)丙烯本工作采取與文獻(xiàn)[7,8]不同的工藝,在分散體制酸單體進(jìn)行聚合
6、反應(yīng),滴加完后保溫1～2h,降溫出料,備好后,加入肼基化合物,得到了性能優(yōu)良的核殼交聯(lián)減壓蒸餾除去丙酮,過(guò)濾后得到PUA21復(fù)合分散體。[收稿日期]200909101.1.2PUA22[通信作者]葉代勇,副教授,E2mail:cedyye@scut.edu.cn合成步驟與上基本相同,只是在中和前先加入6Vol.43No.1Jan.2010MaterialsProtection[12]MMA和雙丙酮丙烯酰胺(DAAM)的混合物,快速攪拌大;此外,DMPA嵌段屬于硬段結(jié)構(gòu),隨DMPA用量10～30min左右,在制得PUA21后,按一定比例加入己的增加,聚合物中硬段含量增加,因
7、而漆膜硬度提高。二酸二酰肼(ADH),得到酮肼室溫自交聯(lián)型PUA22復(fù)但是,DMPA用量的增加會(huì)導(dǎo)致聚合物中親水微區(qū)增合分散體。多,親水微區(qū)易與水形成氫鍵而使漆膜發(fā)生溶脹,從而1.2漆膜的制備使漆膜發(fā)白、光澤度降低,吸水率增大,耐水性變差。DMPA的適宜添加量為6%左右。將PUA21,PUA22均勻地倒在聚四氟乙烯板上,室表1DMPA含量對(duì)PUA21性能的影響溫干燥24h后,在50℃干燥箱內(nèi)干燥48h,冷卻后,將厚為1mm的膜取下。w(DMPA)/%45678PUA21外觀乳白微透乳白微透藍(lán)光半透藍(lán)光半透透明1.3分析與表征黏
