随着人们环保意识的增强,开发水性涂料是必然趋势。水性聚氨酯丙烯酸酯(PUA)涂料是目前研究的热点之一,尤其在木器涂料领域得到广泛的应用。国内在TDI(甲苯二异氰酸酯)型聚氨酯水性涂料方面研究得较多,但TDI型聚氨酯木器涂料易黄变,不适用于白漆,所以开发高性能的脂肪族PUA乳液及涂料有重要的意义。 本文采用脂肪族的异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和聚醚二元醇(N220)为主要原料,采用逐步加成聚合法,在合成聚氨酯水分散体的不同阶段引入蓖麻油、三羟甲基丙烷、环氧树脂等对聚氨酯水分散体进行多重交联改性,还采用原位乳液聚合法对聚氨酯水分散体进行丙烯酸酯复合改性,得到PUA复合乳液,并得到了制备综合性能优良的PUA复合乳液的最优配方和工艺。 研究了预聚温度与时间、NCO/OH摩尔比,蓖麻油、三羟甲基丙烷、环氧树脂等交联剂的用量,中和乳化工艺等因素对聚氨酯水分散体性能的影响。确定预聚温度在60～75℃之间,预聚时间7.5h;初NCO/OH摩尔比为13.5～14.5;总NCO/OH摩尔比为1.3～1.4;蓖麻油与N220的-OH基团摩尔比为1:3～1:5;TMP和环氧树脂用量分别为3.0％和2.0～3.0％；中和剂选用TEA,中和度为90～95％；采用直接分散法进行乳化。 还研究了PUA乳液聚合过程中引发剂种类和用量、聚合温度、搅拌强度、丙烯酸酯用量等对PUA复合乳液性能的影响,引发剂选用AIBN,用量为2.0％～3.0％；乳液聚合温度为70～75℃；聚合过程的搅拌强度为200 r·min-1;MMA用量为20％～30％。 利用现代分析测试手段如红外光谱、凝胶渗透色谱、透射电镜对PUA乳液进行了表征。红外光谱分析表明,蓖麻油、环氧树脂和丙烯酸酯全部参与反应；对合成过程的凝胶渗透色谱跟踪分析表明,PU分子量的增大主要在胺扩链剂扩链阶段,最终产品的分子量在106数量级；粒径和透射电镜分析表明,PUA乳胶粒粒径比PU大,但是胶粒形态不规整,大小也不均匀。 采用最优配方和工艺条件制备的PUA乳液已经进行中试,用该乳液配制的木器漆经广东省涂料产品质量监督检验站检测,性能达到了HG/T3068-2006《室内用水性木器涂料》标准的要求。