丙烯酸酯和水性聚氨酯复合乳液制备

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1、丙烯酸酯与水性聚氨酯复合乳液的制备高分子化学与物理硕士生：何迪宏指导老师：卢江教授摘要采用聚己二酸丁二醇酯(PBA)、聚丙二醇(PPG)与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、二羟甲基丁酸(DMBA)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)反应，通过无溶剂法合成带有亲水性基团的聚氨酯预聚体，并在不进行任何溶剂降粘的情况下，采用自乳化的方式成功制备了一系列聚氨酯一丙烯酸酯复合乳液。通过IR、GPC、粒度分析等方法对复合乳液的结构与形态进行了表征，探讨了合成方法的可行性；通过粒径分析、粘度分析、耐水性分析、力学性能分析

2、、热力学性能分析等手段对一系列样品进行测试，考察了NCO／oH(R值)、DMBA含量、软段组成、丙烯酸酯类型对复合乳液合成及性能的影响。结果表明，利用DMBA作为亲水性扩链剂可以在无溶剂合成的情况下不经过任何降黏操作制得固含量较高(≥45％)，粒径较小，稳定性良好的水性PUA复合乳液。本方法制得的PUA复合乳液不具备核一壳结构，而由于HEMA封端剂的加入，丙烯酸酯在聚氨酯上进行聚合，并已发生一定程度的交联，形成网络结构。复合乳液中可能同时存在聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚氨酯一聚丙烯酸酯接枝共聚物三种网络，形成互穿聚合物网络结构(IPN

3、)。本实验条件下，R≥1．4，DMBA含量≥3．4％，即可通过自乳化方式制得固含量较高、稳定性良好的PUA复合乳液。随着R值提高，乳液粒径增大，粒径分布变窄，粘度降低，PUA膜耐水性能提高，耐热性能提高，拉伸强度上升，断裂伸长率下降。随着DMBA含量的提高，乳液粒径减小，粒径分布变窄，粘度上升，PUA膜耐水性能下降，耐热性能下降。随着PBA(聚酯)在软段中含量的提高，乳液粒径下降，分布变窄，PUA膜耐水性能提高，耐热性能提高，结晶性IV能提高，拉伸强度和断裂伸长率均有所提高。不同的丙烯酸酯体系可以制得外观与性能各异的PUA复合乳

4、液，在实际生产中可以因应不同的需求进行选择与调节。关键词：水性聚氨酯；无溶剂；高固含量；PUA复合乳液V史出太堂亟±途塞囚垣酸醢皇丕性鐾氢醢复金乳遗的剑备PreparationandCharacterizationofAcrylate—PolyurethaneHybridLatexPolymerChemistryandPhysicsMasterCandidate：HeDiHongSupervisor：Prof．LuJiangABSTRACTPolyurethane(PU)dispersionsweresynthesizedusi

5、ngisophoronediisocyanate(IPDI)，hxamethylenediisocyanate(HDI)，polybutyleneglycoladipate(PBA)，polypropyleneglycol(PPG)，dimethyobutanoicacid(DMBA)，andhydroxyethylmethacrylate(HEMA)withoutanysolvents．Aqueousacrylic—polyurethane(PUA)hybridlatexeswithhighsolidcontent(≥45％)

6、andgoodstabilitywerepreparedbyemulsioncopolymerizationofmethylmethacrylate(MMA)，butylmethacrylate(BMA)andbutylacrylate(BA)inthepresenceofthePUdispersions．ThestructureandmorphologyofthehybridlatexwerecharacterizedbyHNMR，IR，GPCandparticlesizeanalysis．ViscosityanalysiS，

7、tensiletests，TGAandDSCwerealsocarriedouttodiscusstheeffectsofNCO／OH(Rvalue)，DMBAcontent，compositionofsoftsegment，typeofacrylatemonomeronsynthesisandpropertiesofPUAhybridlatex．ParticlesizeanalysisshowedthatthePUAhybridlatexwasn’twithcore—shellstructure．Becauseoftheimp

8、ortofHEMA，polyacrylatesweregraftedtothePUs，andcross一1inkingwasproducedtoacertainextenttoformnetworkstructure．Polyurethane，polyacryl