水性聚氨酯—丙烯酸酯—环氧树脂杂化乳液的制备与性能

• 作 者: 李海涛
• 出 处: 天津大学
• 发表日期: 2017年期
• 关键词: 水性聚氨酯 环氧树脂 甲基丙烯酸甲酯 涂料 防腐

本文通过预聚合和原位自由基共聚合两步法合成了一系列环氧树脂和丙烯酸酯共同改性的水性聚氨酯杂化乳液(WPUEA),以提高水性聚氨酯的综合应用性能。首先,以二异氰酸酯(IPDI和MDI)和多元醇(PEA-2000、DL-1000、MN-500)为单体,以2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂,以环氧树脂(E-51)为改性剂制得了-NCO封端、含有-COOH的聚氨酯预聚体;然后,以季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)对预聚体进行部分封端,将封端的预聚体与甲基丙烯酸甲酯(MMA)复合,并分散于水中,得到了含MMA的聚氨酯水分散体;最后,通过原位自由基聚合制得了水性聚氨酯-丙烯酸酯-环氧树脂(WPUEA)杂化乳液。对聚合物(膜)进行了红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、热失重分析仪(TG)、水接触角和原子力显微镜(AFM)等表征,考察了-NCO/-OH摩尔比、DMPA、PETA以及改性剂E-51、MMA的用量对乳胶粒直径、乳液外观、乳液稳定性、涂膜的耐水性、耐溶剂性和力学性能等的影响,对比了WPU、WPUE及WPUEA之间的性能差异。结果表明,当-NCO/-OH比值为1.4,DMPA用量为6%~8%,PETA封端比例25%~75%,E-51用量为7%~9%,MMA用量为25%~30%时,杂化乳液及漆膜具有较好的综合性能。透射电子显微镜表明杂化聚合物粒子具有明显的核壳结构;TG结果表明,改性后的WPUEA涂膜比相应的WPU、WPUE聚合物膜具有较高的热分解温度;SEM测试表明,当MMA用量过多时,PU与PA之间会存在一定程度的相分离,与力学测试结果相符合;接触角测试仪和AFM的表征结果表明,WPUEA涂膜表面具有良好的疏水性;WPUEA涂膜比相应的WPU和WPUE涂膜具有良好的耐水性、耐酸碱盐性和耐溶剂型。该聚合物乳液在金属防腐涂料领域具有应用前景。