【碩士】丙烯酸酯復(fù)合乳液的無溶劑法合成與性能研究

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　　【碩士】丙烯酸酯復(fù)合乳液的無溶劑法合成與性能研究　　授予學(xué)位：碩士　　學(xué)位授予單位：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)　　學(xué)位年度：2008　　水性聚氨酯(PLD由于其環(huán)境友好性，優(yōu)異的綜合性能，近些年來正成為研究與開發(fā)熱點(diǎn)。在水性聚氨酯的制備過程中，水替代有機(jī)溶劑作為分散劑，因而大大減少了揮發(fā)性物質(zhì)的排放。然而在合成中，為了降低反應(yīng)體系的粘度，常加入丙酮或其他有機(jī)溶劑進(jìn)行稀釋，水分散之后再脫除。這種方法不但增加了溶劑回收成本和設(shè)備投資，也污染了環(huán)境。為了解決這個(gè)問題，無溶劑法越來越引起人們的注意。在本論文中，我們探討-種無溶劑型水性聚氨酯合成方法。選用可后續(xù)反應(yīng)單體丙烯酸酯作為合成過程的稀釋劑，先溶液聚合制備親水預(yù)聚物／丙烯酸酯單體混合物，然后將混合物在水中分散，聚氨酯充當(dāng)丙烯酸酯的大分子乳化劑，可以不需要另加乳化劑，再乳液聚合丙烯酸酯得到產(chǎn)品，整個(gè)合成過程完全無溶劑。它突出的優(yōu)點(diǎn)是不需要另外使用溶劑，工簡單，成本低，對(duì)環(huán)境無危害。論文探討了合適的制備工藝路線。結(jié)果表明：當(dāng)羧基含量在1．9．2．1％，丙烯酸酯組分含量40％，乳化速率為2000轉(zhuǎn)／分，乳化時(shí)間為15分鐘時(shí)可以成功制備乳液。TEM觀察發(fā)現(xiàn)粒子大小分布在50姍左右，保證了成膜性能的優(yōu)良；F1IR測試表明PU與聚丙烯酸酯(PIA)存在-定相互作用：機(jī)械性能測試表明加入不同丙烯酸酯可以方便調(diào)節(jié)聚氨酯-丙烯酸酯(PUA)的力學(xué)性能?！　? 因?yàn)榫酃柩跬榫哂辛己玫牡捅砻婺?，低玻璃化溫度，?yōu)良的耐高溫性、耐候性以及生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛用于高分子材料的改性。我們進(jìn)-步將二端羥丁基聚二甲基硅氧烷(PDMS)引入PUA中，得到兼具有PDMS和PUA兩者優(yōu)異性能的產(chǎn)品。通過水溶漲，接觸角，動(dòng)態(tài)粘彈譜，電子拉伸測試研究了PDMS的引入對(duì)耐水性和機(jī)械性能的影響，發(fā)現(xiàn)硅氧烷的引入沒有改變PUA的相行為，當(dāng)硅氧烷含量大于8％時(shí)，膜與水接觸角高，耐水性能比較好，當(dāng)硅氧烷含量大于6．5％時(shí)，機(jī)械性能開始發(fā)生較大變化?！　? 上述水性PUA以異佛爾酮異氰酸酯(PDD為基本原料，DDI為脂肪族異氰酸酯，反應(yīng)活性較小，反應(yīng)條件容易控制，成品耐黃變。但是mDI價(jià)格較貴，在-些對(duì)黃變要求不嚴(yán)格的場合，通常使用苯二異氰酸酯(TDI)，TDI價(jià)格便宜，反應(yīng)活性高，用常規(guī)方法制備無溶劑型PUA較困難。本文以丙烯酸酯作為預(yù)聚物溶劑，采用丙烯酸羥乙酯封端NCO，在高溫下乳化，避免預(yù)聚物的高粘度，三乙胺高溫反應(yīng)等不利影響，成功合成了TDI型PUA復(fù)合乳液。NCO基團(tuán)含量測定表明隨著封端反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)速率越來越慢，需要較長時(shí)間到達(dá)反應(yīng)終點(diǎn)；三乙胺與水同步加入預(yù)聚物乳化效果更佳；隨著NCO／oH摩爾比增大，容易得到透明的預(yù)聚物乳液，但更大的摩爾比會(huì)降低PU的分子量，綜合性能變差，最佳摩爾比在1．18左右；過硫酸鉀作為后續(xù)乳液聚合反應(yīng)的引發(fā)劑效果較好，最佳反應(yīng)溫度在80℃；攪拌速率對(duì)乳液聚合穩(wěn)定性有重要影響，在200砒血左右合適?！　?

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