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近年来,随着人们对环保意识的增强,水性涂料的研究与开发已经引起了广泛关注,并具有非常广阔的发展前景。水性聚氨酯乳液(WPU)和水性丙烯酸酯共聚物(PA)目前在市场上都是被广泛用来作为水性涂料的基料。PU、PA同其他溶剂型涂料比有诸多优点：价格便宜、无毒、不污染环境,在皮革、胶黏剂、涂料等方面被广泛应用。聚氨酯具有优异的耐有机溶剂、耐寒性、温度适应性和弹性,但在保光性、自增稠性、耐水性等方面存在缺陷,而丙烯酸酯乳液机械强度高、抗老化、不发黄、耐水性好,但丙烯酸酯的聚合为自由基聚合,单体在分子链上呈无规结构,存在耐磨性、耐化学品、耐有机溶剂性、坚韧性差还有高温发粘、低温发脆等缺点。在性质方面PU和PA两者之间具有互补性,使聚氨酯和聚丙烯酸酯二者有机结合,合成这种新型的PUA乳液已成为国内外的研究热点。本文从粒子结构设计思路着手,采用半连续法以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚210、二羟甲基丙酸(DMPA)、等为聚氨酯原料,甲基丙烯酸甲酯(MA)、丙烯酸丁酯(BA)、为丙烯酸酯类单体,甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA)为分封端剂,过硫酸钾(K2S2O8)为引发剂、三羟甲基丙烷(TMP)为交联剂,合成了具有明显核壳结构的丙烯酸酯-水性聚氨酯(PUA)乳液。系统的研究了-NCO/-OH的比值、聚合物中PU/PA质量比、交联剂的用量、乳化剂的用量、引发剂的用量、缓冲剂的用量、-COOH的含量以及聚合温度,对乳液及涂膜性能的影响。首先固定HPMA、引发剂(KPS)、缓冲剂(NaHCO3)、乳化剂(SDS)的用量及聚氨酯与丙烯酸酯的质量比(PU/PA),分析讨论-NCO/-OH的比值不同对丙烯酸酯／聚氨酯(PUA)复合乳液结构与性能的影响。结果发现：随着-NCO/-OH比值的增大,乳液稳定性良好,外观无明显变化。胶膜吸水率变小,热稳定性增大,最大热失重温度提高,玻璃化温度升高力学性能得到提高。其次固定HPMA、引发剂(APS)、缓冲剂(NaHCO3)、乳化剂(SDS)的用量及-NCO/-OH的比值,考察了不同PU/PA质量比对PUA复合乳液结构与性能的影响。得出质量比PU/PA=1/1时制得的PUA复合乳液的综合性能较好。此外固定HPMA、引发剂(KPS)、缓冲剂(NaHCO3)、乳化剂(SDS)的用量、-NCO/-OH的比以及PU/PA质量比不变,分析讨论了交联剂的用量对PUA胶膜性能的影响,发现一定范围内随着交联剂用量的增大,胶膜耐水性增加,热稳定性增大,力学性能提高,当交联剂用量达到0.8%后,在增加交联剂的用量对胶膜的综合性能影响不大。最后分析讨论了乳化剂的用量、引发剂的用量、缓冲剂的用量、-COOH的含量以及聚合温度,对乳液及涂膜性能的影响,发现：聚合温度为80-85℃、引发剂用量0.4-0.6%、乳化剂的用量2-4%、缓冲剂的用量0.6-1.0%,乳液聚合比较平稳、凝胶量小、稳定性好,胶膜的耐热、耐水、力学性能比较优异。通过透射电镜(TEM)对PUA粒子的形态和结构进行了表征。结果表明：核壳粒子大小比较均匀,粒子粒径大于核层粒子的粒径,因而证明了核壳结构的存在。