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摘要：以甲基丙烯酸甲酯为溶剂，通过溶液聚合得到两端为双键的聚氨酯交联剂。将此交联剂用于乳液聚合中，采用微乳聚合的方法并调整乳化剂用量及比例，可大大减少凝胶量，同时使产品粒径无明显粗大化现象。     关键词：聚氨酯；丙烯酸酯；微乳聚合     1 前 言     随着人们环保意识的增强及各类环保法规的建立，聚氨酯乳液和聚丙烯酸酯乳液被广泛应用，但因其各自的缺陷使它们在某些领域的应用仍然受到限制。水性聚氨酯具有良好的物理机械性能、优异的耐寒性、弹性及软硬度随温度变化不太大等优点，但其涂膜耐水性不好，机械强度不如丙烯酸树脂 [1] 。丙烯酸乳液涂膜具有机械强度高、耐老化、耐候性和耐水性好等优点，但存在热粘冷脆的缺点 [2] 。将水性聚氨酯树脂和丙烯酸乳液复合可以使两体系的优良特性有机地结合起来，同时克服了各自的缺点，从而使涂膜性能得到明显的改善 [3] 。     聚氨酯（ PU ）与聚丙烯酸酯（ PA ）的复合改性方法主要包括：聚氨酯乳液和丙烯酸酯乳液物理共混改性；用聚氨酯乳液作种子进行丙烯酸酯的复合乳液合成；先制得溶剂型 PA/PU 共聚物，再蒸除溶剂，中和，乳化得到复合乳液；或先合成带双键的不饱合氨基甲酸酯单体，再与丙烯酸酯共聚等 [4,5] 。     研究中以甲基丙烯酸甲酯为溶剂，用丙烯酸羟乙酯封端聚氨酯大分子两端，得到两端含不饱和键的聚氨酯（ PU ）交联剂，并将其与丙烯酸酯单体进行乳液聚合，合成聚氨酯 / 丙烯酸酯共聚（ PUA ）乳液，并引入微乳聚合的方法对实验过程进行改进，得到较好结果。     2 实验设计     2.1 PU- 交联剂 结构设计： 工艺设计：含双键的聚氨酯预聚体合成分 3 步。   (1) 二异氰酸酯和大分子二元醇反应，二异氰酸酯过量； ( 2 ) 剩余 - N C O 与含羟基的丙烯酸酯反应， -NCO 物质的量浓度与加入的丙烯酸羟基酯中的羟基等物质的量浓度；     (3) 剩余的微量 -NCO 加入甲醇，使之完全反应。 2.2 PU- 交联剂用于乳液聚合     在传统乳液聚合中，聚合机理为胶束或低聚物凝聚机理。这是因为单体溶胀胶束或初级乳胶粒子的总表面积远远大于乳化单体液滴的表面积，更易于捕捉自由基。然而当被乳化液滴的尺寸足够小时，它们会比胶束更易于捕捉自由基；此时，聚合反应的中心为乳化单体液滴而非增溶胶束，即微乳聚合。     对于实验中所合成的 PU- 交联剂来说，因其分子量远远大于通常的丙烯酸酯类单体，使该类物质的转移非常困难，如从单体液滴扩散到水相再转移到胶束很难实现；同时由于聚氨酯链的引入使双键活性降低，这两方面因素的存在必定会影响实验结果。而采用微乳聚合方法，就可避免这一过程而使问题得以解决。     3 实验部分     3.1 主要原料     二元醇（ PCL1000 ），甲基丙烯酸甲酯 (MMA) ，六亚甲基二异氰酸酯（ HDI ），丙烯酸羟乙酯（ HEA ），丙烯酸丁酯（ BA ），甲基丙烯酸 (MAA ，分析纯 ) ，乳化剂 Newcol 707SF ，过硫酸钾（ KPS ，分析纯 ) ，上述原料均为工业级。     3.2 PU- 交联剂的制备      在四口玻璃烧瓶中加入一定量 PCL-1000 ，升温到 90 ℃ 抽真空脱水约 0.5h ，然后降温到 80 ℃ ，加入溶剂 MMA 通氮气，搅拌 15min 加入 HDI ，反应 2h 后取出物料。用二正丁胺甲苯溶液测定剩余的 NCO ％，当达到理论计算值时加入 H E A ， 继续反应 1 h ，测定剩余 NCO% ，当其含量接近 0 时加入一定量甲醇， 1h 后结束反应。     3.3 PU/PA 共聚乳液的制备     3.3.1 传统乳液聚合     称取一定量乳化剂和水，完全溶解于烧杯后加入各单体 B A 、 M M A 、 M A A 及自制 P U - 交联剂，搅拌至体系呈均匀牛奶状单体预混物（ MP ）。另称取一定量的乳化剂溶于去离子水中，待乳化剂完全溶解后转移到四口烧瓶反应器中，通氮气并升温到 80 ℃ ，然后加入少量 MP 和引发剂 KPS ，确认反应开始后，向反应器中滴加剩余单体及引发剂 KPS 水溶液。滴加过程在 3h 内完成，保温 1h 后降温出料。     第 1/3 页　首页　下页　尾页 中国艺术涂料网“转载文章，请注明：文章来源中国艺术涂料网”