用乳液聚合的方法制備出丙烯酸酯改性的水性聚氨酯共聚乳液（PUA乳液），并對PUA乳液的耐溶劑性、熱性能和機械性能進行了初步的研究。結果表明，具有核殼結構的PUA乳液耐溶劑性、熱穩定性和機械性能比水性PU有明顯的提高。 關鍵詞：水性聚氨酯；共聚； 核殼結構 ?1．前言 水性聚氨酯乳液（水性PU）具有耐低溫、柔韌性好等優點，但也有耐高溫性能不佳、耐水性差等缺點。丙烯酸酯乳液（PA）具有較好的耐水性、耐侯性，但存在硬度大、不耐溶劑等缺點。用丙烯酸酯對水性聚氨酯改性，可把二者的優點結合起來，克服各自的缺點。我們采用在水性聚氨酯乳液中滴加丙烯酸酯，進行乳液聚合的方法，制備出了性能優異、具有核殼結構的水性聚氨酯與丙烯酸酯共聚乳液（PUA）<1，2>，并對乳液及膠膜的熱性能和機械性能進行初步的探討。 ?2．實驗部分 ?2.1．主要原料 水性聚氨酯乳液，自制；甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸，工業品，北京東方化工廠；丙烯酰胺，化學純，進口分裝；OP—10；十二烷基硫酸鈉；K2S2O8等。 ?2.2．實驗過程 在四口燒瓶中加入水性聚氨酯和乳化劑，快速攪拌乳化0.5 h。在80℃下滴加丙烯酸酯混合單體及丙烯酰胺，并滴加K2S2O8，3 h內滴加完畢。在80℃下保溫反應2 h后，冷卻出料。 ?2.3．性能測試 膠膜的制備 將乳液在聚四氟乙烯板上流延成膜，然后放入烘箱中，在80℃下烘2~3 h，制備出厚度約為1 mm的膜。 吸水性的測定 稱取質量為W1的乳膠膜，浸入去離子水中，24 h后取出用濾紙揩去表面水，稱質量W2，吸水性可按下式計算： 吸水性/% = <（W2－W1）/ W1>×100 膜的機械性能的測定 用INSTRON4302型拉力機測拉伸強度和斷裂伸長率。拉伸速度為5 mm·min-1。 膜的熱性能分析 用PERKIN ELMER熱失重分析儀（TGA）對膜進行熱分析。升溫速度為20℃·min-1，氣氛為氮氣。 玻璃化溫度的測定 用PERDIN ELMER DSC熱分析儀測玻璃化溫度。 ?3．結果與討論 ?3.1．丙烯酸酯改性對水性聚氨酯玻璃化溫度的影響 從（升溫速度20℃·min-1）（升溫速度10℃·min-1）可以看出，PU有2個玻璃化溫度，低溫是軟段的玻璃化溫度Tg1，高溫是硬段的玻璃化溫度Tg2；PUA有1個玻璃化溫度Tg。當升溫速度為10℃·min-1時，在PUA的大臺階中還存在1個小臺階，這表明在PUA中聚氨酯（PU）和聚丙烯酸酯（PA）并不完全相容，還有一定的相分離，只是二者比較接近，表現為1個玻璃化溫度。當升溫速度為20℃·min-1時，這個小臺階將消失。這種相分離呈現出核殼型復合乳液類似的熱行為特征<3>，小臺階越大，說明相分離程度越大。 ?3.2．丙烯酸酯改性對水性聚氨酯膠膜熱穩定性的影響 改性后的水性PUA的初始分解溫度比水性PU升高約150℃，耐熱性能大為提高。這可能是因為以PU為核、丙烯酸酯為殼，以及通過接枝形成的核殼結構，增強了各基團的熱穩定性，使分解變得較為困難。 ?3.3．丙烯酸酯改性對水性聚氨酯膠膜機械性能的影響 由表1可以看出，經過改性后，PUA的拉伸強度比PU要大，而斷裂伸長率降低，膠膜變硬。其原因可能是PUA中存在著PA與PU的相分離，使膠膜的機械強度變大<4>。 表1 PU和PUA的機械性能 樣品類型 拉伸強度/MPa 斷裂伸長率/% 模量/MPa 水性PU 2.29 919.3 72.8 水性PUA 8.58 89.5 289.5 3.4．丙烯酸酯改性對水性聚氨酯膠膜耐溶劑性的影響 表2是水性PU和PUA的耐溶劑實驗結果。從表中可以看出，PUA膠膜的耐溶劑性明顯優于PU，改性效果顯著，這說明由于形成了核殼結構，發揮了協同、優勢互補的作用<5>。 表2 PU和PUA的耐溶劑性能（室溫，24 h） 樣品類型 水 無水乙醇 丙酮 二甲酰胺 四氫呋喃 甲苯 水性PU 嚴重溶脹 溶解 溶解 溶解 溶解 溶解 水性PUA 吸水性 16.44% 溶脹 溶脹 部分溶解 溶脹 溶脹 ?4．結論 用丙烯酸酯對水性PU進行共聚改性，可得到具有核殼結構的水性PUA乳液。該乳液具有良好的耐溶劑性、熱穩定性和機械性能。

本文由丙烯酸材料廠家-珠海市環耐環保科技有限公司整理發布，如需轉載請注明來源及出處，原文地址：http://vayabg.com/dongtai/694.html