有机硅改性磺酸型聚氨酯丙烯酸酯复合乳液的制备.pdf

《有机硅改性磺酸型聚氨酯丙烯酸酯复合乳液的制备.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第30卷第2期应用化学V01．30Iss．22013年2月CHINESEJOURNALOFAPPLIEDCHEMISTRYFeb．2013有机硅改性磺酸型聚氨酯／丙烯酸酯复合乳液的制备周亭亭杨建军吴庆云吴明元张建安(安徽大学化学化工学院，安徽省绿色高分子重点实验室合肥230039)摘要将磺酸型聚酯多元醇、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和三羟甲基丙烷(TMP)在无有机溶剂参与的情况下进行预缩聚，以硅烷偶联剂y．氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)作为改性剂，加入双官能团单体甲基丙烯酸一．羟乙酯(HEMA)，得到含乙烯基和有机硅封端的聚氨酯作为种子乳液，然后与甲基丙烯酸甲

2、酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)混合单体共聚，合成了有机硅改性磺酸型聚氨酯／丙烯酸酯复合乳液。红外光谱的表征确定了有机硅改性磺酸型聚氨酯／丙烯酸酯复合乳液的化学结构；透射电子显微镜观察证实了此复合乳液具有明显的核壳结构；热重分析表明，经有机硅和丙烯酸酯改性后，胶膜的最大热失重温度提高了20℃，x射线衍射分析表明胶膜的结晶度降低，有利于提高膜的韧性。力学性能测试及吸水率测试结果表明，当有机硅含量为1．9％时，胶膜的拉伸强度最高达到25．03MPa，断裂伸长率为328％，此时膜的吸水率最低。关键词聚酯多元醇，水性聚氨酯，丙烯酸酯，有机硅中图分类号：0631文献标识码：

3、A文章编号：1000-0518(2013)02-0143-05D0I：10．3724／SP．J．1095．2013．20105水性聚氨酯是一种环境友好型材料，但目前生产的阴离子水性聚氨酯大多数是羧酸型的，其亲水能力较差。而磺酸型水性聚氨酯(WPU)，亲水能力较强，而且其制备勿需中和，不产生挥发性胺，有利于环保[I]。磺酸基团的引入有2种方式，一是通过扩链剂引入聚氨酯硬段，二是通过聚醚或者聚酯多元醇引入聚氨酯软段。前者已有报道，后者则几乎空白。磺酸基团位于聚氨酯软段，对硬段的规整性没有影响，其涂膜性能接近于溶剂型聚氨酯]。但是涂膜的耐水性能不佳，导致其单独应用受到限

4、制。而聚丙烯酸酯乳液具有较好的耐水性和耐候性，但是存在着力学性能差、耐磨性差以及“热粘冷脆”等弊端。聚氨酯一聚丙烯酸酯(PUA)复合乳液兼具二者的优势，被誉为“第三代水性聚氨酯”而备受关注4。。水性聚氨酯经有机硅交联改性后，涂膜的憎水性、表面富集性和低温柔顺等均可以得到明显改善。在增加其相对分子质量的同时也使网络结构更加密集，从而可增加其力学性能。本文采用自制的磺酸型聚酯多元醇合成了软段含磺酸基团的聚氨酯预聚体，以硅烷偶联剂KH550作为改性剂，以甲基丙烯酸羟乙酯作为封端剂，制备了含硅水性聚氨酯种子乳液，再与丙烯酸单体共聚制备了有机硅改性的磺酸型聚氨酯／丙烯酸酯复

5、合乳液。1实验部分1．1试剂和仪器间苯二甲酸二甲-5．磺酸钠(SIPM)，己二酸(HA，纯度99％)，新戊二醇(NPG，纯度98％)，异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，丙烯酸丁酯(SA)，甲基丙烯酸甲酯(MMA)，甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)，二月桂酸二异丁基锡(DBTDL)，丙酮(AT)，以上均为工业品；三羟甲基丙烷(TMP)，-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)，偶氮二异丁腈(AIBN)，以上均为分析纯试剂，蒸馏水自制。NEXUS一870型傅里叶红外光谱仪(FrlR，美国Nicolet公司)；Water-244．GPC型凝胶渗透色谱仪(美国Waters公司)，TH

6、F作溶剂，标准聚苯乙烯作参比；K．7000型气相渗透分子量测定仪(VPO，德国KNAUER公司)，DMF作溶剂，65℃下测定；JEM-21O0型高分辨透射电子显微镜(日本电子株式会社)，试样经磷钨酸染色；CMT6104型微机控制电子万用试验机(深圳市新三思材料检测有限公司)，样品裁成哑铃型标准样条，拉伸速率为2012-03-21收稿，2012-07-04修回国家自然科学基金(51173001，21044006)、安徽省自然科学基金(11040606M59)资助项目通讯联系人：杨建军，教授；Tel／Fax：0551~108701；E·mail：anda~j@163．

7、com；研究方向：水基功能高分子材料144应用化学第3O卷250ram／rain；449F3型同步热分析仪(德国耐驰公司)，高纯N气保护，测试温度为35—800oC，升温速率为20oC／min；D／Max2550VB+／PC型全自动x衍射仪(日本RigakuCorporation公司)，衍射角2范围为5。～40。。1．2有机硅改性磺酸型聚氨酯一丙烯酸酯复合乳液的制备1．2．1水溶性聚酯多元醇的合成将32．5gNPG和15．o0gSIPM加入装有回流冷凝管、温度计、搅拌器和N气入口管的四口反应瓶，在N气保护下升温，待NPG大量熔化后开始搅拌，继续缓慢升温至210℃进

8、行酯交换反