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的研究进展
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。
丙烯酸酯改性水性聚氨酯复合乳液的研究
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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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有机硅丙烯酸酯改性水性聚氨酯的合成与性能
水性聚氨酯（WPU）因其众多优点及用途而受到人们的广泛关注，但单一的WPU因其耐水性、硬度、热稳定性等不太理想而限制了其应，因此需要对其进行改性。
聚丙烯酸酯（PA）、有机硅（硅烷偶联剂）具有与WPU互补的性能，是改性WPU比较理想的材料。
论文采用互穿网络聚合法合成了有机硅丙烯酸酯双重改性水性聚氨酯，取得了明显的技术性能提高改性效果。
摘要：以异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、g-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、g-（甲基丙烯酰氧基）丙基三甲氧基硅烷（KH570）为原料，分别合成了水性聚氨酯预聚体（WPU）、聚丙烯酸酯（PA）、有机硅改性的水性聚氨酯预聚体（SiWPU）和有机硅改性的聚丙烯酸酯（SiPA），然后以WPU、SiWPU、PA、SiPA为原料，采用互穿网络聚合法合成了有机硅-丙烯酸酯双重改性水性聚氨酯。
通过测定吸水率和水接触角考察了PA、SiPA、SiWPU含量对胶膜耐水性能的影响并分析了反应机理。
结果表明：SiWPU-40%-SiPA-37.5%〔40%为SiWPU的含量（以WPU和SiWPU总质量为基准，下同）；37.5%为SiPA 占膜总质量百分数〕胶膜吸水率从改性前样品WPU的37.8%降低至改性后的6.8%，接触角从56.8°增至86.4°，铅笔硬度从改性前的2B提升至H。
热重分析显示，Tmax（样品热分解速率最大时的温度）从改性前的340.2 ℃提升至412.4 ℃；TEM 表明，改性后的乳胶粒形成了核壳结构；XRD和断面SEM显示，PA和有机硅改性均增加了聚合物的交联度。
结论（1）合成了有机硅、丙烯酸酯及其双重改性水性聚氨酯乳液。
红外光谱分析表明，有机硅、丙烯酸酯及其双重改性水性聚氨酯已经成功合成，并且硅烷偶联剂上的硅氧烷基团已经发生水解、缩合形成了—Si—O—Si—键。
（2）在一定的添加量范围内，PA或有机硅含量越高，改性水性聚氨酯（WPU）的耐水性能越好，且两者的改性可以起协同作用；在PA和WPU上同时引入两种有机硅烷偶联剂的改性水性聚氨酯比只在PA或者WPU上引入一种硅烷偶联剂或者不引入硅烷偶联剂所制备的改性水性聚氨酯中PA和WPU的相容性得到提升，具有更好的耐水性和乳液稳定性。
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。
水性丙烯酸酯涂料改性研究进展
水性丙烯酸酯涂料改性研究进展水性丙烯酸酯涂料是一种环保型的涂料，具有良好的耐候性、耐水性和耐腐蚀性，被广泛应用于建筑、汽车、家具等领域。
水性丙烯酸酯涂料在一些方面还存在着一些问题，比如耐化学性和耐磨性不够，这就需要对其进行改性研究。
本文主要介绍了水性丙烯酸酯涂料改性研究的进展，旨在提高水性丙烯酸酯涂料的性能，扩大其应用领域。
1. 改性剂的添加水性丙烯酸酯涂料的改性研究主要是通过添加各种改性剂来实现的。
常见的改性剂包括增塑剂、填料、增韧剂、抗氧化剂、紫外吸收剂等。
这些改性剂可以在一定程度上改善水性丙烯酸酯涂料的性能，比如提高其耐化学性、防腐蚀性和耐磨性等。
2. 纳米材料的应用近年来，纳米材料的应用在涂料领域得到了广泛关注。
纳米材料具有较大的比表面积和较小的尺寸效应，可以显著提高水性丙烯酸酯涂料的性能。
添加纳米氧化锌可以提高涂料的紫外防护性能；添加纳米硅胶可以提高涂料的耐磨性和耐化学性等。
3. 功能性单体的引入功能性单体是一种具有特定化学结构和功能的单体，可以通过引入功能性单体来改变水性丙烯酸酯涂料的性能。
引入含有羰基官能团的单体可以提高涂料的耐化学性；引入含有硅烷官能团的单体可以提高涂料的耐候性和耐水性等。
4. 高性能树脂的应用5. 新型交联剂的研究交联剂是一种可以在涂料固化过程中与树脂分子发生化学反应的物质，可以通过引入新型交联剂来改善水性丙烯酸酯涂料的性能。
引入多官能团交联剂可以提高涂料的耐磨性和耐化学性等。
水性丙烯酸酯涂料的改性研究是一个复杂而又关键的问题，通过添加改性剂、引入纳米材料、功能性单体、高性能树脂以及新型交联剂等手段，可以显著提高水性丙烯酸酯涂料的性能，从而满足不同领域的需求。
希望在未来的研究中，可以找到更多有效的改性方法，为水性丙烯酸酯涂料的应用提供更多可能性。
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
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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 。
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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 ，
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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
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丙烯酸酯改性水性聚氨酯的合成及应用研究
0前言
水 性 聚 氨 酯 （WPU）是 以 水 代 替 有 机 溶 剂 作 为 分 散 介 质 的 新 型 聚 氨 酯 （PU） 体 系 ， 可 广 泛 应 用 于 涂 料、胶粘剂、皮革涂饰剂和织物整理剂等方面。 因其 具备无毒、价廉、安全和不燃等优点以及自身性能的 不断提高，故表现出巨大的市场前景，并有逐步取代 溶剂型产品的趋势。 由于亲水性基团的存在， 使得 WPU 产品的耐水性、 耐溶剂性和耐候性等较差；而 聚 丙 烯 酸 酯 （PA）类 产 品 具 有 优 异 的 耐 候 性 、 耐 水 性、耐溶剂性和保光性，但不具备 PU 强 度 高 、弹 性 及粘接性能好等优点。 因此，PA 与 PU 在性能上具有 很好的互补性。 根据这一特点，人们采用了各种方法 将丙烯酸酯用于 WPU 乳液的改性研究， 其中效果较 好的是采用顺序的方法合成出同时含有 PU 和 PA 的 具有核壳结构的复合乳胶粒，这种乳胶粒有机地综合 了 PU 与 PA 的各自优点， 可显著提高 WPU 的耐水 性、耐溶剂性和耐候性等，因而发展十分迅速[1-3]。
1.3 试验制备 1.3.1 水性 PUA 的制备
称取聚碳酸酯己二醇酯， 放入四口瓶中真空脱 水；然后加入 DMPA、DBT 和丙酮，滴加 TDI，控制反 应 温 度 不 高 于 80 ℃， 反 应 3 h 后 稍 降 温 ； 再 加 入 HEA，70 ～75 ℃ 反 应 1.5 h 后 降 温 至 40 ℃ ； 加 入 MMA、TEA，搅拌 0.5 h；将反应混合物高速分散于水 中，并将引发剂（KPS）加入到上述分散液中，在 80 ℃ 左右自由基聚合 3.5 h；将此液体放入蒸馏装置中，搅 拌升温至 55～60 ℃开始抽真空（真空度为 54～62 kPa） 蒸出丙酮，得到 PUA 乳液（测得 pH 值为 7），冷却后 出料。 其工艺流程如图 1 所示。
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丙烯酸酯改性水性聚氨酯的研究进展简述了丙烯酸酯改性水性聚氨酯4种常用的改性方法：嵌段共聚改性、接枝共聚改性、核-壳乳液聚合改性和互穿聚合物网络改性（IPN）；综述了国内外丙烯酸酯改性水性聚氨酯研究进展。
标签：水性聚氨酯；丙烯酸酯；改性1 前言聚氨酯（PU）性能优异，具有良好的力学性能、耐磨性、柔韧性、耐化学品性，附着力强、成膜温度低、保光性好，可以室温固化，因此在涂料、胶粘剂及油墨等许多领域都得到广泛的应用[1，2]。
目前聚氨酯油墨、胶粘剂等多以溶剂型为主，有机挥发物（VOC）对大气污染，严重破坏了人类的生态环境[3，4]。
水性聚氨酯（WPU）以水为分散介质，不含有机溶剂，不燃、无毒、不污染环境、易运输保存，使用方便且软硬度可调、耐低温、耐磨性好及粘附力强，特别适用于烟、酒、食品、饮料、药品、儿童玩具等卫生条件要求严格的包装印刷品[5～7]。
然而，WPU还存在耐水性差、耐高温性能不佳、固含量低等缺点。
为了提高乳液及膜性能，扩大应用范围，需对PU乳液进行适当的改性。
丙烯酸酯乳液具有较好的耐水性、耐候性，但存在硬度大、不耐溶剂等缺点。
用丙烯酸酯对WPU改性，可优势互补[8～10]。
2 丙烯酸酯改性WPU的方法目前，丙烯酸酯改性WPU的主要制备方法有嵌段共聚、接枝共聚、核-壳乳液聚合和互穿聚合物网络（IPN）[11]。
2.1 嵌段共聚丙烯酸酯嵌段共聚改性WPU的方法主要有双预聚体法和不饱和化合物封端法2种[12]。
双预聚体法是用丙烯酸酯改性WPU的较早的方法之一，此法首先制得含羧基和羟基的聚丙烯酸酯，再制备以—NCO封端的水性聚氨酯预聚体溶液，然后水性聚氨酯预聚体溶液和聚丙烯酸酯反应，最后进行扩链，即可得到嵌段共聚物。
不饱和化合物封端法是用具有C=C的不饱和化合物对水性聚氨酯预聚体封端，再与丙烯酸酯单体共聚[13]。
任天斌等[14，15]以甲苯二异氰酸酯、聚异丙二醇、甲基丙烯酸羟乙酯及二羟甲基丙酸为原料，通过分子设计合成了带有双键的阴离子水性聚氨酯预聚体（APUA）可聚合乳化剂。
陈焕钦[16，17]等也研究了聚氨酯-丙烯酸酯共聚乳液的结构形态、稳定性、胶粒的粒径、流变性、力学性能、热学性能等。
路剑威等[18]利用不饱和化合物封端法合成了丙烯酸酯改性WPU分散体，发现膜的耐光性和耐热性都有不同程度的提高，而且涂膜的微区结晶程度明显下降。
李延科[19]等用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。
2.2 接枝共聚丙烯酸接枝共聚主要有以下3种：1）以化学方法制备共聚体系相近的丙烯酸酯与聚氨酯水乳液，在聚氨酯分子端部引入含双键的活性基；2）制备含-NCO 的亲水性聚氨酯，将其在含-NCO（或-COOH）的水性聚丙烯酸酯中扩链；3）利用已制备的聚氨酯水分散体，用丙烯酸单体代替助溶剂，由于单体是油容性的，被聚氨酯包覆在里面，通过羟基中和，然后再进行乳液聚合，生成具有核壳结构的Hybrid体系[18]。
Pulat[20]等利用表面接枝的方法，即首先通过传统的方法制备出特定结构的WPU，使之成膜后用蒸馏水洗涤，将聚氨酯膜放置于丙烯酸乳液中，加入引发剂引发反应，反应一段时间后取出，聚氨酯性能得到明显改善。
徐克文[21]等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WPU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WPU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。
Ho-Suk[22]等应用等离子体技术将羧基官能团引入WPU表面，然后将表面处理FP的WPU暴露在空气中以产生过氧化物，在过氧化物的作用下丙烯酸在WPU乳液中接枝到水性聚氨酯表面。
2.3 核-壳乳液聚合核-壳乳液聚合是指先合成PU聚合物分散体，以此为种子分散体再进行丙烯酸酯分散体聚合，形成具有核-壳结构的PUA复合分散体[23]。
王平华等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[24]。
黄洪[25]等制得以丙烯酸酯为核，聚氨酯为壳，HEA（丙烯酸羟乙酯）为核壳之间桥连的核壳交联型复合乳液。
这种复合乳液集中了聚氨酯的耐低温、柔软性好、附着力强，丙烯酸酯的耐水和耐候性好，环氧树脂的高模量、高强度、耐化学性好等许多优点。
江峰[26]用IPDI、聚醚、BDO和E-20合成水性环氧聚氨酯分散体，再加入甲基丙烯酸甲酯（MMA）和引发剂，合成核壳环氧-聚氨酯-丙烯酸复合乳液。
Ur?ka[27]将具有2亲结构的WPU乳胶粒视为高分子表面活性剂，向WPU乳液中滴加丙烯酸单体，丙烯酸单体进入WPU乳胶粒内部并聚合，形成聚丙烯酸-聚氨酯的核-壳结构复合乳液。
Kim[28]等研究发现用种子乳液聚合的方法制得的水性聚氨酯丙烯酸酯乳液，MMA的接枝率随着水性聚氨酯乳液硬段含量的增大而增大。
通过FT-IR光谱和TLC/FID分析表明，MMA的接枝反应是通过对N-H中H的提取而实现的。
2.4 互穿聚合网络（IPN）互穿聚合物网络是由2种或多种交联聚合物组成的新型聚合物，聚合物间少量共价键的连接形成了网络的永久缠接，特殊的细胞状结构、界面互穿、双相连续等结构形态特征，使它们在性能或功能上具有特殊的协同作用[29，30]。
陈义芳[31]等采用外乳化法合成的具有IPN结构的PU-丙烯酸乳液，由于IPN 结构的存在使乳液胶膜具有较高的耐水性能，在室温下侵入水中24 h后无泛白现象。
谢维斌[32]等人在合成聚氨酯乳液的过程中加入丙烯酸酯类单体，使丙烯酸酯单体接枝到聚氨酯链上，分子间形成接枝型互穿网络结构，使聚氨酯链软段比例增大，断裂伸长率增加，韧性提高。
3 结语随着水性聚氨酯更广泛、更深入的应用，对其性能的要求也进一步提高，今后的水性聚氨酯将朝着高科技含量、高性能、多功能性方向发展[33]。
聚丙烯酸酯改性聚氨酯乳液主要用于涂料、胶粘剂、纸张、织物处理、油墨等领域，涂膜不但具有优异的物理力学性能和耐水性能，而且还具有高光泽度、高弹性和优异的耐候性等性能。
目前，丙烯酸酯改性水性聚氨酯是一个既成熟而又在不断发展创新的改性技术[8，30] ，其产品被称为“第3代水性聚氨酯”。
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