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水性聚氨酯涂料具有无毒、无味、不污染环境、安全环保的特点。本论文采用预乳化半连续种子乳液聚合法制得具有核/壳结构性能优异的高羟基含量(10~20%)丙烯酸微乳液,研究了乳液在制备过程中乳化剂、羟值、酸值、引发剂等对乳液凝聚率含量、聚合转化率、乳液粘度、粒径和吸水率的影响,并由傅立叶红外光谱仪、透射电子显微镜和激光粒度分析仪对聚合物的组成和结构进行了表征。研究结果表明:
1)采用阴离子乳化剂十二烷基二苯醚二磺酸钠(DowFax2A-1)和非离子型乳化剂壬基酚聚氧乙烯(10)醚(OP-10)为复合乳化剂,其用量为单体质量总量的3%,且质量比为2:1时,乳液聚合时具有最低的凝聚物含量和最高的单体转化率;随着羟基单体含量的增加,聚合过程中凝聚率增加,聚合物乳胶粒平均直径增大;羧基单体有一个最佳的用量(2%),过高或过低时凝聚率均提高;羧基含量对乳液粘度有较大的影响,当羧基含量较低时,随着羧基含量增加,乳液粘度增加明显;随着引发剂用量的增加,自由基生成速率增大,乳胶粒数目增加,粒径减小,乳液粘度增大;含羟基乳液粒子由于含亲水基团较多,使得乳胶粒径增大,乳胶粒子大多数互相凝聚在一起,处于凝聚态。
2)将制得的含羟基丙烯酸乳液与亲水改性多异氰酸酯组分配制水性双组分聚氨酯涂料,漆膜性能达到了溶剂型聚氨酯涂料的指标,干燥时间随乳化剂用量减小和NCO/OH总物质的量的比增加而增加,随玻璃化温度升高而减小;光泽随着乳化剂用量的增加、乳液粒径的增大和玻璃化温度升高而降低;硬度随着玻璃化温度和NCO/OH总物质的量的比的增加而增加。