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水性聚氨酯丙烯酸酯(WPUA)兼具聚氨酯(PU)与聚丙烯酸酯(PA)的优点,安全环保,价格低廉,成膜性能好,物理机械性能优异,被广泛地应用于涂料、胶黏剂、纺织印染等领域。然而,合成WPUA时,常以含羧基的WPU为自乳化剂,PA的含量很难超过40%,制备成本较高;分子链上含亲水的羧基,其膜的耐水性能较差。为解决这些问题,本文采用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚氧化丙烯二醇(PPG)、2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)、1,4丁二醇(BDO)合成异氰酸基封端的聚氨酯预聚物,进一步用含羟基的乙烯基化合物封端,经中和、乳化,合成可聚合的WPU预聚体乳液。将其和丙烯酸酯聚合,分别合成化学键连接的高PA/PU比例、有机硅改性、有机硅氟共改性的WPUA复合乳液,并研究了其物理与化学性能。主要内容如下:1.使用烯丙基聚氧乙烯醚(APEE)作为PU和PA之间的偶联剂,合成了稳定的水性聚氨酯丙烯酸(WPUA)复合乳液,其AC/PU质量比范围为45/55至70/30。通过该方法可以制备具有低成本且性能优异的WPUA复合乳液,并研究了PA用量对其性能的影响。结果表明:制备的WPUA复合乳液呈现出明显的核壳结构,PU与PA之间通过化学键结合,且WPUA分子为线性结构。复合乳液在剪切过程的初始阶段表现为剪切变稀,符合牛顿流体特征。随着PA用量的增加,乳液的粒径逐渐增加并且分布变宽,乳液黏度逐渐减少,胶膜的拉伸应力、邵氏A硬度、储能模量、玻璃转化温度、耐水性和水接触角增加。2.使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为混合软段引入PU分子链段当中,然后与甲基丙烯酸甲酯(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)通过原位乳液共聚法制备一系列有机硅改性WPUA复合乳液,并研究PDMS用量对复合乳液及胶膜性能的影响。结果表明:乳液均显示出剪切变稀行为,随着PDMS含量的增加,乳液平均粒径增加,粘度逐渐降低。索氏提取的结果表明,WPUA共聚物为交联结构,但随着PDMS含量的增加,交联度降低。FT-IR分峰研究表明,引入PDMS降低WPUA体系的氢键含量,并增加相分离程度。PDMS含量的增加导致膜的拉伸强度,硬度,储能模量和玻璃化转变温度降低,但是断裂伸长率增加。增加PDMS含量使复合膜的水接触角显著增加,极大地改善了复合膜的表面疏水性。3.使用甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)作为丙烯酸酯单体与含硅PU预聚体进行乳液共聚,制备一系列有机氟硅改性WPUA复合乳液,研究其对复合乳液及胶膜性能的影响。所有合成乳液均显示出剪切变稀行为,随着FDMA含量的增加,乳液平均粒径而增加,乳液的粘度逐渐降低。FT-IR分峰研究表明,引入FDMA降低WPUA体系的氢键含量,并增加相分离程度。FDMA含量的增加导致膜的拉伸强度,硬度,储能模量和玻璃化转变温度降低,但是断裂伸长率增加。FDMA的引入使得复合膜的水接触角显著增加,极大地改善了膜的表面疏水性。