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近年来,随着工业的快速发展,环境污染、生态恶化的问题越来越引人注目,绿色科技已经成为科学发展的主流。正是适应这一潮流,水性涂料应运而生成为目前极为活跃的研究和开发领域,涂料水性化是减少VOC的最佳途径。聚氨酯乳液和聚丙烯酸酯乳液已广泛用于涂料,但单独使用其性能难以与相应的溶剂型涂料媲美。乳液复合改性是提高乳液性能的有效途径,本文通过复合改性研制聚氨酯/聚甲基丙烯酸甲酯(PU/PMMA)水分散体。 本研究采用原位乳液聚合法合成PU/PMMA水分散体。该工艺将MMA在聚氨酯预聚物中和时加入,一方面可以降低体系粘度减少有机溶剂用量,另一方面可以与预聚物充分混合,水分散时可使形成的胶粒中含有相同的氨酯和丙烯酸分子链,并使其紧密缠结在一起,使产品具有优异性能;该工艺采用少量低沸点和高沸点两种有机溶剂,除了降低体系粘度降低成本外,少量低沸点溶剂保留在乳液产品中可提高涂膜的干燥速度,高沸点溶剂可适当提高反应温度,缩短反应时间,还可提高涂膜光泽;该工艺不需后续脱溶剂处理,降低成本,提高效率,减少污染。 本研究以甲苯二异氰酸酯(TDI-80),聚醚二元醇(N220),三羟甲基丙烷(TMP),二羟甲基丙酸(DMPA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)为主要原料,合成聚氨酯-单体(PU-M)分散液。研究了原料脱水、反应温度、加料方式、搅拌速度等工艺因素的影响,研究了NCO/OH、TMP用量、-COOH基含量、中和度等配方因素的影响。 本研究合成了PU/PMMA水分散体,研究了乳液聚合温度、引发剂浓度、MMA以及GMA含量对水分散体性能和涂膜性能的影响,得到了综合性能优良的PU/PMMA水分散体的配方组成和制备工艺;讨论了PU/PMMA水分散体的中试过程。 用现代仪器跟踪合成过程分析,并用化学方法滴定来分析合成过程;根据《化学工业标准汇编涂料与颜料》对水分散体及其涂膜进行测试和表征。红外光谱分析PU和PU/PMMA水分散体表明,后者含有PMMA。热重(TG)分析表明,PU水分散体失重较快,失重量也多,而PUA水分散体膜失重推迟且总失重量大大减少,说明PU/PMMA水分散体膜的耐热性能好。其它测试表明:PU/PMMA水分散体贮存稳定性好,涂膜耐水性好,铅笔硬度达2H。