丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液的合成与性能.pdfVIP

28 第36卷，第6期 安 徽 化 工 Vo1．36．No．6 2010年 l2月 ANHUICHEMICAL INDUSTRY Dec．2010 丙烯酸酯改性水性聚氨酯乳液的合成与性能 刘明星，孙学武，李 彬，吕建平 (合肥工业大学化学工程学院，安徽 合肥 230009) 摘要：以异佛尔酮二异氰酸酯、聚四氢呋哺、二羟甲基丙酸、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯等为基本原料，甲基丙烯酸羟乙酯为封端剂， 三乙胺为中和剂，乙二胺为扩链剂，采用原位乳液共聚法合成了丙烯酸酯改性聚氨酯乳液。用TEM和FT-IR分析了聚合物的结构，并对 成膜物的力学性能、吸水率 、耐候性等进行了测试。研究结果表明，经过 50％丙烯酸酯改性后 ，成膜物的拉伸强度由11．5MPa提高到 24．1MPa，吸水率由13．6％下降到7．2％。 关键词：水性聚氨酯；丙烯酸酯；化学改性；合成 doi：10．3969~．issn．1008-553X．2010．06．007 中图分类号：TQ316．33+4 文献标识码：A 文章编号：1008—553X(2010)06—0028—03 聚氨酯(PU)回弹性好 ，耐磨损，最适合用于体育场 聚四氢呋喃(PTMc，分子量：2000)，工业级，拜尔； 地面层材料，国际田联已将其定为体育场地必备条件。 异佛尔酮二异氰酸~(IPDI)，工业级，德固赛；N一甲基 现阶段国内运动场地面层材料仍为传统溶剂型产品。苯 吡咯烷酮 (NMP)、水合肼、18％-月桂酸二异丁基锡 类溶剂损害人体健康，污染环境，而水性聚氨酯用于运 (AIBN)，工业级，西陇化工 ；二羟 甲基丙酸 (DMPA)，工 动场地，可减少溶剂排放，是体育化工产业的发展方向。 业级 ，黄山三友实业有限公司；甲基丙烯酸羟乙酯 水性聚氨酯(WPU)以水为分散介质，其已经在木器 (HEMA)、甲基丙烯酸 甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)、 漆、皮革涂饰剂和复膜胶等方面得到应用。但是，由于 三乙胺 (TEA)、乙二胺 (EDA)、偶氮二异丁腈 (AIBN)， WPU主链中引入了一定量的羧基或磺酸基等亲水改性 1，4一丁二醇(1，4一BD)，化学纯，天津市化学试剂一厂。 基团，影响了材料的耐雨水浸泡I生能，不能用于体育场地 1．2PUA乳液的合成工艺 等室外场合ll1。近几年的研究表明，甲基丙烯酸甲酯等疏 将脱水处理后的FFMG、1，4一BD装入配有搅拌器、 水性丙烯酸酯(PA)单体在亲水性PU预聚物和机械搅 温度计、冷凝管、氮气保护的四口烧瓶内，一次性加入计 拌的作用下，可以在水相快速分散，形成热力学稳定的细 量好的IPDI，缓慢升温至80~(2，反应 3h，加入DMPA 孚L液体系。经过 自由基乳液聚合，生成以PU为壳，PA为 (NMP溶解)和催化剂，继续反应2h，加入HEMA在 核的PU／PA互穿网络结构，从而改善PU的耐水性能 。 65℃下反应2h。冷却至50cC后，加入丙烯酸混合单体 在广东省部产学研的资助下，本文选取耐黄变的脂 (溶有0．5％AIBN引发剂)降低体系粘度，TEA中和成 肪族异佛尔酮二异氰酸酯和力学性能更好的聚四氢呋 盐5min。加入去离子水高速分散 lOmin，加入EDA扩 喃二元醇为起始原料，经过加成聚合、二羟 甲基丙酸亲 链，制得壳层为亲水性聚氨酯分子链 ，内核为丙烯酸酯 水改性扩链 、甲基丙烯酸羟乙酯封端等反应，制得含有 液滴的半透明乳液。通入氮气驱逐氧气，75℃下乳液聚 双键的聚氨酯预聚物。用丙烯酸酯单体混合物降粘，经 合反应4h，降温，制得PA占50％的PUA复合乳液，固 中和、分散、水相扩链和丙烯酸酯乳液聚合，制得丙烯酸 含量40％。合成路线示意式见图1。 酯改性的聚氨酯乳液。铺装施工的应用结果表明，丙烯 1．3结构表征及性能测试