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1、材料保护第43卷·第1期·2010年1月5室温自交联水性聚氨酯分散体的合成与表征陈广祥,李金玲,叶代勇(华南理工大学化学与化工学院,广东广州510640)[摘要]采取新工艺以甲苯二异氰酸酯(TDI280)、聚醚二元醇(N220)、三羟甲基丙烷(TMP)、二羟甲基丙酸(DMPA)、环氧树脂(E220)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)等原料合成了聚氨酯2丙烯酸酯复合分散体(PUA21),通过双丙酮丙烯酰胺(DAAM)引入酮羰基和己二酸二酰肼(ADH)引入肼基,合成了室温自交联复合分散体(PUA22)。探讨了DMPA,MMA,DAAM和ADH的加入量对分散体和涂膜性能的影响。通过傅立
2、叶红外光谱(FTIR)、示差扫描量热仪(DSC)、接触角测量仪对PUA21及PUA22进行了表征。结果表明,当DMPA,MMA,DAAM的含量[占聚氨酯(PU)的质量分数]分别为6%,25%,2.5%及ADH与DAAM的摩尔比为1时,分散体和涂膜的综合性能较好;酮肼间发生了交联反应,交联使得胶膜的耐水性和力学性能得到了提高。[关键词]水性聚氨酯;自交联复合分散体;聚氨酯2丙烯酸酯;双丙酮丙烯酰胺;己二酸二酰肼[中图分类号]TQ316.6[中图分类号]A[文章编号]1001-1560(2010)01-0005-040前言型PUA复合分散体,并对其性能进行了表征。水性聚氨酯(
3、WPU)分散体以水作介质代替有机溶1试验剂,是一种新型的聚氨酯体系,无毒、无污染,力学、黏1.1PUA复合分散体的合成结性能突出,被广泛应用于涂料、制革、印刷、纺织和建1.1.1PUA21[1～3]筑行业。但是,聚氨酯结构中亲水基团的存在,使在干燥氮气的保护下,将计量的甲苯二异氰酸酯得漆膜的耐水性、耐热性和光泽性较差,价格也比较昂(TDI280)和聚醚二元醇(N220)加入到带有搅拌器、温贵,严重地限制了其使用范围。利用丙烯酸酯对水性度计和回流冷凝管的四口烧瓶中,60～90℃反应1～3聚氨酯进行复合改性,可以弥补单一水性聚氨酯分散h,降至50～70℃;加入1,4丁二醇(B
4、DO)和三羟甲基体自增稠性差、固含量低、漆膜耐水性差、光泽性差的丙烷(TMP)丙酮溶液,反应1～3h,用正丁胺滴定法判缺陷,同时也弥补了单一丙烯酸乳液热粘冷脆、柔韧性断反应终点;达到终点后加入环氧树脂(E220)和溶有差、不耐溶剂的缺点,以此可以获得两类体系优势性能互二羟甲基丙酸(DMPA)的N2甲基吡咯烷酮(NMP)溶[4,5]补的新型聚氨酯2丙烯酸酯复合材料(PUA)。PUA液,反应至NCO基含量达到理论值,反应过程中视情[6]乳液一般具有核壳结构,丙烯酸分子和聚氨酯分子之况添加适量的丙酮控制预聚体的黏度;降温到30～50间没有直接的化学键合作用力,而是通过聚氨酯对丙
5、烯℃,加入计量的甲基丙烯酸甲酯(MMA),搅拌均匀后酸分子的包覆作用,羧基产生的电荷稳定和氢键与分子在强力分散机高速搅拌下加入三乙胺(TEA)中和,随间的引力作用,达到体系热力学稳定。因此,这种乳液的后加入水乳化和乙二胺(EDA)扩链,得到PU/MMA混性能仍存在一定的不足。引入分子交联,利用酮肼交联合物。反应是目前研究较多的一种引入核壳交联的方法,可以将PU/MMA混合物水浴加热到50～80℃,2～4h[7,8]制备出性能优良的核壳交联型PUA复合分散体。内均匀滴加偶氮二异丁腈(AIBN)的丙酮溶液,引发丙烯本工作采取与文献[7,8]不同的工艺,在分散体制酸单体进行聚合
6、反应,滴加完后保温1～2h,降温出料,备好后,加入肼基化合物,得到了性能优良的核壳交联减压蒸馏除去丙酮,过滤后得到PUA21复合分散体。[收稿日期]200909101.1.2PUA22[通信作者]叶代勇,副教授,E2mail:cedyye@scut.edu.cn合成步骤与上基本相同,只是在中和前先加入6Vol.43No.1Jan.2010MaterialsProtection[12]MMA和双丙酮丙烯酰胺(DAAM)的混合物,快速搅拌大;此外,DMPA嵌段属于硬段结构,随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),得到酮肼室温自交联型PUA22复但是,DMPA用量的增加会导致聚合物中亲水微区增合分散体。多,亲水微区易与水形成氢键而使漆膜发生溶胀,从而1.2漆膜的制备使漆膜发白、光泽度降低,吸水率增大,耐水性变差。DMPA的适宜添加量为6%左右。将PUA21,PUA22均匀地倒在聚四氟乙烯板上,室表1DMPA含量对PUA21性能的影响温干燥24h后,在50℃干燥箱内干燥48h,冷却后,将厚为1mm的膜取下。w(DMPA)/%45678PUA21外观乳白微透乳白微透蓝光半透蓝光半透透明1.3分析与表征黏
