丙烯酸酯改性水性聚氨酯的研究进展
丙烯酸酯改性水性聚氨酯复合乳液的研究
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Ｑ ｎｃａ ’，ＩＸａｘ ｗ ＩＭｉ ｈｏ～Ｌ ｉ ｕ ｚ ｇ ｏ
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１ 实验部分
丙烯酸丁酯（Ａ ， Ｂ ）化学纯， 天津博迪化工有限公司； 偶氮
差， 耐水性差， 机械强度差等翻 。聚丙烯酸酯（Ａ 乳液具有机械 １ 试 剂 Ｐ） ． １ 温发粘和低温发脆等缺点［Ｐ ３ Ｕ乳液和丙烯酸酯通过化学共聚 二异丁氰 （１Ｎ ， １ 。 Ａ Ｂ ）化学纯， 上海山浦化工有限公司； 无水Ｌ－ － － ＥＡ， 上海实验试剂有限公司； 甲基丙烯酸甲酯 方法合成聚氨酯丙烯酸酯（Ｐ Ａ 复合乳液，能充分利用 Ｐ 胺 （Ｄ ）分析纯， ＣＵ ） Ｕ （ Ｍ ）Ｎ 甲基吡咯烷酮（Ｍ ）分析纯， Ｍ Ａ ，一 Ｎ Ｐ， 天津市博迪化工有
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水性聚氨酯—丙烯酸酯复合乳液的制备及其改性研究
水性聚氨酯—丙烯酸酯复合乳液的制备及其改性研究水性聚氨酯—丙烯酸酯复合乳液的制备及其改性研究摘要：水性聚氨酯（PU）乳液是一种广泛应用于涂料、胶粘剂、纺织品、皮革等领域的材料。
然而，由于其机械性能、耐久性和稳定性方面的局限性，对PU的改性研究成为目前研究的热点之一。
本文以聚醚型水性PU乳液为基础，通过丙烯酸酯的引入，制备了一种新型的聚氨酯—丙烯酸酯复合乳液，并对其性能进行了改性研究。
一、引言水性PU乳液具有优异的物理和化学性能，但其力学性能和耐久性方面还有待改善。
丙烯酸酯（AC）是一种具有良好耐候性和耐磨性的聚合物，将AC引入PU乳液中可以显著改善其力学性能和耐久性。
二、实验方法1. 制备聚氨酯—丙烯酸酯复合乳液通过改变聚醚多元醇/二异氰酸酯（IPDI）的配比、丙烯酸酯的引入量以及反应温度和时间等条件，制备了一系列聚氨酯—丙烯酸酯复合乳液。
2. 表征方法使用红外光谱（FTIR）、动态力学热分析（DMA）、扫描电子显微镜（SEM）等技术对制备的复合乳液进行表征。
3. 性能测试对复合乳液进行力学性能、耐久性和稳定性等性能测试，比较原有PU乳液和复合乳液的差异。
三、结果与讨论1. FTIR分析结果表明，丙烯酸酯成功引入到PU乳液中。
2. DMA测试结果显示，引入丙烯酸酯后，复合乳液的玻璃化温度和弹性模量显著提高，表明其力学性能得到了改善。
3. SEM图像显示，复合乳液中的丙烯酸酯形成了均匀分散的微观颗粒，有助于提高涂膜的物理强度和粘附性能。
4. 力学性能测试结果表明，复合乳液的抗张强度、弹性模量和断裂伸长率都有明显的增加。
5. 耐久性测试结果表明，复合乳液具有更好的耐候性和耐磨性。
6. 稳定性测试结果表明，复合乳液具有良好的贮存稳定性，不易发生乳化分离现象。
四、结论通过将丙烯酸酯引入水性PU乳液中，制备了一种新型的聚氨酯—丙烯酸酯复合乳液。
通过对其性能进行测试与分析，发现复合乳液具有优异的力学性能、耐久性和稳定性。
丙烯酸酯改性水性聚氨酯的研究进展
中 国 胶 粘 剂
・３ ・ ４
ＣＨＩ ＮＡ ＡＤＨＥ Ｉ Ｓ Ｓ ＶＥ
２０ ０ ６年 ５月第 １ ５卷第 ５ 期
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丙烯酸酯改性水性聚氨酯的研究进展
赵灵霞 钱公 望 ２ ，
联 的作用 ， 因此 ， 此类产品能够单组分长时间稳定储
存 。 是 由于在涂 膜 的干燥 过程 中 ， 但 随着 水 和助溶剂 的挥 发 ， 膜 的玻璃 化 温度 （ｇ 不断 升高 ， 系粘度 涂 Ｔ） 体
从而使聚氨酯乳胶膜的性能得到明显改善［ 。 ２ 一 目 ， 前 丙烯酸酯改性水性聚氨酯的主要制备方 法有 ： 共混、 复合乳液共聚、 接枝共聚等 劈 法 。
（．华 南 理 工 大 学 环境 科 学 与 工 程 学 院 ， 东 省 广 州 市 １ 广 ５ ０ ４ ；２ 南 理 工 大 学 制 浆 造 纸 工 程 国 家 重 点 实 验 室 ， 东 １ ６ １ ．华 广
省广州市
５ ０４ ） １６ １
摘要 ： 详细 介绍 了丙烯酸酯改性水性聚氨 酯的三种 方法 ： 混改性 ， 其 复合 乳液共聚改性 ， 接枝 菸聚 改性 ，
烯 酸 良好 的 耐候性 和 耐水性 两 者 有 机 地结 合 起 来 ，
性 ，将富集于水 油两相界面 ， Ｄ 的酰肼部 位与 ＡＨ Ｄ Ａ 的羰 基进 行 脱 水反 应 ， Ａ Ｍ 形成 交 联 得 到腙 化合
物嘲 反应是 平衡 反应 ， 。 随着 水分 子的脱 除 ， 反应 向右 进行 ， 达到一 定 的交联 程度 。 水在 体系 中起着 阻碍交
综述 了国内外丙烯酸酯改性水性聚氨酯的研究进展。
关键词 ： 水性聚氨酯； 丙烯酸酯； 改性
功能水性聚氨酯的改性研究进展
产 生羟 基 ， 而使 Ａ Ｔ Ｓ 性 的Ｐ 从 ＰＥ 改 Ｕ分 子 连 接 在 一
起 ， 成 三 维 网络 结 构 （ 图 ３ ｏＡ Ｔ Ｓ 到 “ 形 见 Ｐ Ｅ 起 内交
其 外 围 由不 同 的有 机 基 团构 成 ， 以 进 行 不 同结 构 可 或性 能 的功 能化 ， 构筑 有 机 一 机 纳米 复 合材 料 的 是 无
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性 ＷＰ Ｕ乳 液 。所 得 的 改 性 ＷＰ Ｕ乳 液 非 常 稳 定 ， Ｕ Ｐ 膜 的耐水性 大大 提高 ， 是接 枝量 ６ 质量 分数 ） 但 ％（
的Ａ Ａ Ｐ Ｅ Ｐ ＤＭＳ 能 明 显 改 善 Ｐ 不 ｕ膜 的 拉 伸 性 能 。由 于 上 述 合 成 方 法 工 艺 复 杂 ， ｕ Ｆ 人 对 此进 行 了 Ｙ ｅＲ 等
Ａ Ｔ ｄｉｉ ａ ｉ ｎ ｏ Ｉ ｏ ｅ Ｈ ｅ Ｐ ＥＳｍｏ ｆｃ ｔｏ ｆＰＩ １ Ｃ 】 ｓ ｍ
杆 硬 度 可 以达 到 ４ 。 过 Ａ Ｔ Ｓ 改 性 ， Ｕ膜 的 ２通 ＰＥ 的 ＷＰ
由于 Ｐ ｕ主 链 束 缚 了 共 聚 的 Ｐ ＭＳ 移 ，与 Ｄ 迁 Ｐ ＭＳ 聚 相 比 ， ＤＭＳ Ｄ 共 Ｐ 接枝 改 性 ＷＰ Ｕ更 有利 于 硅 氧 链 段 向涂 膜 表 面 迁 移 和 增 大 ＷＰ Ｕ膜 对 水 的接 触 角 ，
２ 一对。 … ｒ Ｃ Ｈ ３ 静
…
丙烯 酸 接 枝 环 氧 树 脂 二 胺
水性聚氨酯改性研究进展
子材料的合成及应用。
ＰＵＡ 的核壳结构在提高乳液的耐水性、物理性能 及节约成本上做出了巨大的贡献。研究表明：即使在 相同的原料组成下，具有核壳结构胶粒的聚合物乳液 具有更优异的性能［３］。王平华等［４］系统介绍了几种不 同结构的核壳型水性聚氨酯－丙烯酸酯复合乳液合 成 方 法 及 各 自 性 能 ， 其 中 包 括 Ａ／Ｕ 型 、ＩＰＮ 型 、 Ａ／Ａ－ｇ－Ｕ 型 ３ 种主要的核壳结构形式；讨论了核壳之 间化学键交联结构及互穿网络结构的形成对乳液粒 径、稳定性及乳液涂膜的耐水、耐溶剂等性能的影响。 根据核壳间是否存在交联，可将核壳结构的聚丙烯酸 酯－聚氨酯杂合水分散体分为核壳间无交联和核壳 间交联两种。非交联型 ＰＵＡ 核壳乳液大部分仍以单纯 ＰＵ 和 ＰＡ 形式存在，并不能充分发挥出 ＰＵ 树脂和 ＰＡ 树脂的各自性能特点。交联型核壳结构乳液进一 步改善了 ＰＵ 和 ＰＡ 的相容性，材料的抗张强度、模量、 硬度、耐久性及稳定性也得到了进一步的提高。对于 具有核壳结构的 ＰＵＡ 复合乳液的膜表面结构，交联型 的要比非交联型的膜表面结构均匀。 １．１ 互 穿 聚 合 物 网 络 技 术（ ｉｎｔｅｒｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ
李延科等［１］用 ＰＡ 对 ＰＵ 进行共混及共聚改性，比 较结果表明：共聚改性的 ＰＵＡ 乳液的粒径增大比共混 显著，其热稳定性、剪切强度、耐溶剂性及耐水性也比 共混改性好。徐克文等［２］通过丙烯酸羟乙酯在 ＰＵ 链 上采用自由基聚合法接枝 ＰＡ，合成了稳定性良好、综 合性能优异的丙烯酸接枝共聚改性水性聚氨酯乳液， 并比较了接枝 ＰＵＡ、纯 ＰＵ 及 ＰＵ／ＰＡ 共混物的红外谱 图，发现丙烯酸酯改性的水性聚氨酯存在氢键；ＰＵ 和 ＰＡ 分子链之间形成化学键，能提高其相容性；机械共 混型 ＰＵ／ＰＡ 体系中，ＰＵ 链的硬段与 ＰＡ 之间具有一定 的相容性。
丙烯酸改性水性聚氨酯的研究
固含量 采用恒 重法 来 测 定 ， 分 析 天平 上 称 取 Ｉ 在
～
２ 左 右 样 品 于 称 量 皿 中 ， 室 温 将 水 和 有 机 溶 剂 ｇ 在
ＯＲ Ａ Ｃ ， ｅ ｅｓｖ ＵＳ ８ Ｇ ＮＩ Ｓ Ｎ ｗ Ｊｒｅ ， Ａ；５—２恒 温 磁 力 加 热 搅拌器 ， 山东 巩 义 予华 ； Ｗ２ ． 置 式 搅 拌 器 Ｉ Ｒ ０ ｎ顶 ＫＡ 机械式搅 拌 器 ， 国 Ｉ Ａ； Ｊ Ｂ型 旋 转 粘 度 计 ， 德 Ｋ ＮＤ 一１ 上海 昌吉 ；ｓ０ Ｌ８０台式激 光 粒度 分 析 仪 ， 海 ＯＥ ； 珠 ＭＣ
（ 湖南省医药学校 ， 湖南 长沙 摘 ４ ００ ） １０ ０
要： 以低 聚物多元醇、 ＭＰ 、Ｐ Ｉ 为原料 ， Ｄ Ａ ＩＤ 等 采用 先溶液聚 合 ， 后乳化 的方
式制备了水性形状记忆聚氨 酯。讨论 了 Ｄ Ａ的用量 、 聚合物 醇含 量、 ＭＰ 低 软段 的种 类等因素对水性形状记忆聚氨 酯（ ｕ 及乳液性 能的影响 ， ｗＰ ） 并通过在 水性聚氨 酯中 引入丙烯酸来配制乳液 ， 使改性后的乳液既保留 Ｐ ｕ的优 良性 能 ， 也对 涂膜性能 的改 善以及 Ｐ Ｕ成本 的降低大 有好 处 ， 同时还 能减少溶液性 Ｓ Ｕ对环 境的危害 ， ＭＰ 获得环
挥 发 出来 ， 后置 于 恒 温 真 空 干燥 箱 中加 热 ２小 时 ， 然 取 出在 天平 上称 重 ， 然后 再 放 入烘 箱 中加 热 ， 隔 １ 每 Ｏ
分钟取 出称 重 ， 重复 上 述 实 验 步 骤 ， 到 连续 两 次 称 直
样 的质量差 值在 ０ ０９范 围 内 ， ．１ 固含量 按下 式计算 ：
保型 的材 料 ， 拓宽 Ｓ Ｕ的应 用领 域。 ＭＰ
聚丙烯酸酯乳液复合改性水性聚氨酯胶粘剂的研究
１ ２ 试 验仪 器 ．
旋转粘度计 （ Ｄ 一１ ， Ｎ Ｊ ） 上海精密科学仪器有 限公 司 ； 精密万
能试验机 （ 桌上型 Ａ Ｓ一１Ｋ Ｇ） 日本 岛津公 司； Ｇ ０Ｎ ， 电热 恒温鼓风
干 燥 箱 （ Ｈ ９ ７ Ａ） 上 海 精 密 实 验 设 备 有 限 公 司 ； 子 天 平 Ｄ Ｇ一 ０ ６ ， 电 （ Ｓ２ Ｓ ， Ｂ ２４ ） 北京赛多利斯仪器系统有 限公 司。
１ 实验部分
１ １ Байду номын сангаас 要原 料和试 剂 ．
丙烯酸丁酯 （ Ａ） 甲基丙烯 酸 甲酯 （ Ｂ 、 ＭＭＡ） 丙烯酸 异辛 酯 、
降温至 ４ ５℃ ， 氨水 中和（ Ｈ值 ７～ ） 过滤后 出料 。 加 ｐ ９，
以上工艺流程如 图 １ 所示 。
基金 项目 ： 广东省关键领 域重 点突破招标项 目（０ ５ １６ 。 ２０ ０ ０ ） 作者简 介： 赖少媚 （９ １一 ） 女 ， １８ ， 助理工程师 ， 主要从事精细化工技术开发工作 。Ｅ—ｍ ｉ ｓｍ—ａ＠１６ ｃｍ ａｌ ｈ ｌ ： ｉ ２・ｏ
型聚氨酯体 系。水 性聚 氨酯 以水 为溶 剂 ， 无污 染 、 全可靠 、 安 具 有机械性 能优 良、 于改性 等优点 … 。但 一般 的水 性 Ｐ 易 Ｕ乳 液 ，
（ Ｅ Ａ） 丙 烯 酸 羟 乙 酯 （ Ｅ 、 烯 酸 （ Ａ） 北 京 东 方 化 工 ２一 Ｈ 、 Ｈ Ａ） 丙 Ａ ， 厂 ； 硫酸 铵 （ Ｐ ）广 州市 金珠 江化 学有 限公 司 ； 性 聚 氨酯 过 ＡＳ ， 水
丙烯酸酯类改性水性聚氨酯的合成与性能研究
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丙烯酸酯改性水性聚氨酯的研究进展丙烯酸酯改性水性聚氨酯（Waterborne Polyurethane Modified with Acrylic Acid Ester）在近几年中引起了广泛的关注。
它具有优异的性能和广泛的应用领域，是一种有潜力的高性能材料。
本文将对丙烯酸酯改性水性聚氨酯的研究进展进行综述，从合成方法、性能调控以及应用领域三个方面进行阐述。
一、合成方法
丙烯酸酯改性水性聚氨酯的合成方法主要有两种：乳化聚合法和分散聚合法。
乳化聚合法是通过将水溶性聚氨酯与丙烯酸酯在乳化剂存在下进行共聚反应得到。
此方法具有简单、操作方便、反应温度低等优点，合成的产品分散性好、性能稳定。
而分散聚合法则是通过将聚氨酯与丙烯酸酯分散在共溶剂中共同聚合得到。
此方法可控性好，可以通过改变反应条件来调控产品性能。
二、性能调控
丙烯酸酯改性水性聚氨酯的性能可以通过改变聚氨酯段的结构以及调整丙烯酸酯的添加量来进行调控。
聚氨酯段的结构对材料的力学性能、热稳定性和抗水性能有着重要影响。
起硬段物中低分子量杂链段的引入可以改善力学性能，增强材料的耐磨性和拉伸强度。
而丙烯酸酯的添加可以改善水性聚氨酯的柔软性、耐磨性和耐化学性能。
此外，可以通过调整反应条件和配比来控制水性聚氨酯的粒径大小，进而调控粒子分散性和粘度。
三、应用领域
丙烯酸酯改性水性聚氨酯在涂料、胶黏剂和封堵剂等领域具有重要的应用价值。
在涂料领域，丙烯酸酯改性水性聚氨酯可以用于喷涂涂料、木
器涂料和工业涂料等。
它具有优异的附着力、硬度和耐候性，且不含有机溶剂，对环境友好。
在胶黏剂领域，丙烯酸酯改性水性聚氨酯可用于水性胶黏剂、纸张粘合剂和电子封装材料等。
它具有良好的粘接性能、拉伸强度和抗黏性，可满足不同应用场景的需求。
在封堵剂领域，丙烯酸酯改性水性聚氨酯可用于混凝土修补、管道封堵和地下工程封堵等。
它具有优异的粘接性能、流变性能和耐水性能，可在复杂的工程环境下有效封堵。
综上所述，丙烯酸酯改性水性聚氨酯在合成方法、性能调控和应用领域等方面取得了一定的研究进展。
然而，目前仍存在一些待解决的问题，如如何进一步提高材料的力学性能和热稳定性，如何降低合成成本和提高生产效率等。
未来的研究方向应该着重解决这些问题，以满足不断发展的市场需求，并推动丙烯酸酯改性水性聚氨酯的工业化应用。