聚醚软段对光固化水性聚氨酯纳米复合乳液性能的影响.pdf

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1、2015年第3O卷第2期聚氨酯工业2015．Vo1．3ONo．2P0LYURETHANEINDUSTRY·25·聚醚软段对光固化水性聚氨酯纳米复合乳液性能的影响术陈立来张胜文王亚东徐文柯宋治霖(1．江苏省化工行业协会南京210036)(2．江南大学化学与材料工程学院江苏无锡214122)摘要：分别以聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(PEO-PPO-PEO)、聚丙二醇(PPG)和聚四氢呋喃均聚醚二醇(PTMG)为聚醚组分，通过丙酮法合成光固化水性聚氨酯(WPU)／二氧化硅(SiO，)纳米复合乳液。研究了聚醚组分对复合乳液粒径、复合膜微观结构和动态力争陛能的影响。研究表明，聚醚软段的不同结构对W

2、PU及其纳米复合乳液的粒径、纳米SiO，的分散性以及纳米复合膜的微结构和动态力学性能有较大影响。改变聚醚二元醇的结构，可调控WPU纳米复合膜的微结构和性能。关键词：紫外光固化；水性聚氨酯；纳米二氧化硅；膜性能中图分类号：TQ323．8文献标识码：A文章编号：1005-1902(2015)02—0025—04近年来，紫外光固化水性聚氨酯(WPU)乳液具1实验部分有综合性能好、高效、节能、环保、安全卫生等优点，在涂料和胶粘剂等领域得到很好的推广和应1．1主要原料用Hj。但是光交联乳胶膜的力学性能(强度、模聚丙二醇(PPG)、聚氧乙烯．聚氧丙烯．聚氧乙量)等方面还不能与传统交联型聚氨酯相媲美，

3、因烯(PEO—PPO—PEO)，相对分子质量均为2000，西格而限制了该涂膜的广泛应用。光固化有机一无机纳玛奥德里奇(上海)贸易有限公司；聚四氢呋喃均聚米复合乳液将水性技术、纳米技术和光固化技术相醚二醇(PTMG)，相对分子质量为2000，日本旭化结合，综合了有机、无机和纳米材料的特性，是制备成公司；2，2．双羟甲基丙酸(DMPA)、甲基丙烯酸一2．高性能、功能性乳液非常有前途的方法，受到国内外羟基乙酯(HEMA)、丙酮、甲苯，以上原材料都经过研究人员的广泛关注。脱水处理，国药集团化学试剂有限公司；三乙胺、二月桂酸二丁基锡(DBTDL)、对苯二酚(阻聚剂)、异纳米二氧化硅(SiO)是最常

4、见的无机纳米材丙醇，国药集团化学试剂有限公司；异佛尔酮二异氰料，具有高硬度、低折光指数、原料易得及资源广泛酸酯(IPDI)，进口；．甲基丙烯酰氧基正丙基三甲氧(气相法SiO：、SiO分散液、SiO：溶胶等)等优点，被基硅烷(MEMO)，德固赛公司；硅溶胶(R301)，pH=广泛用于增强、增韧各种聚合物体系。目前文献中1O．5，10nm，阿克苏诺贝尔化学公司；光引发剂I卜有关纳米SiO：复合改性WPU乳液或光固化WPUgaeure2959，瑞士汽巴精化控股有限公司。体系的研究报道较多_4J，但是有关聚醚软段对光1．2合成工艺固化WPU／SiO：纳米复合乳液性能的影响方面的研光固化WPU乳液

5、和WPU纳米复合乳液的合究报道较少，因此，本实验合成了不同聚醚软段的成具体步骤如下：在250mL四El瓶中加入24．5gWPU纳米复合乳液，研究了不同聚醚软段组成对IPDI和4滴DBTDL催化剂，在滴液漏斗中加人WPU纳米复合乳液性能的影响。通讯联系人：张胜文，男，1975年出生，博士，主要从事聚合物乳液及涂料方面的研究。基金项目：国家自然科学基金(51003041)。第2期陈立来，等·聚醚软段对光固化水性聚氨酯纳米复合乳液性能的影响·27·从图2中可以发现，纳米SiO：在基于PEO-PPO-PEO和PPG的WPU膜的储能模量，这主要归PPO—PEO聚醚软段的wPu基体中并没有形成大的功

6、于PTMG聚醚软段低的玻璃化转变温度()。团聚体或呈单分散状态，而是形成一些小的聚集体对于不同聚醚软段的光固化WPU纳米复合膜，从(由几个纳米SiO颗粒聚集而成)，这些聚集体互相图3中可发现，纳米SiO，的引入使得复合膜在弹性粘连形成网络结构贯穿在聚合物基体中，这主要是区域E要大于普通聚氨酯膜，这主要是由于SiO，作由于纳米SiO，表面硅羟基与PEO．PPO—PEO和聚氨为物理交联点有效增加了体系的交联密度。酯硬段之间存在较强的氢键作用，从而有效地克服图4为不同聚醚软段的光固化WPU膜及其纳了SiO，粒子之间表面硅羟基之间的相互作用，避免米复合膜tan3谱图。了SiO，自身的团聚而形成大

7、的团聚体。相比之下，纳米SiO，在基于PPG和PTMG聚醚软段的WPU基体中形成了不同程度的团聚体，分散在聚合物基体中，尤其是在PTMG聚醚软段的WPU基体中团聚体尺寸比较大。这主要是由于PTMG聚醚软段的疏水性要强于PPG聚醚软段，因此其与纳米SiO的相互作用相对要弱些，因此纳米SiO容易发生团聚。综上所述，纳米SiO，在不同聚醚软段的WPU温度／℃基体中的分散主要取决于纳米SiO表面的硅羟基1——PEO—PPO—PEO；2——P