水性聚氨酯与丙烯酸酯共聚乳液的研究

胶膜的性能进行初步的探讨。
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实验部分
主要原料 水性聚氨酯乳液， 自制； 甲基丙烯酸甲酯， 工业
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结果与讨论
品； 丙烯酸丁酯， 工业品； 丙烯酸， 工业品； 丙烯酰胺， 化学纯； 十二烷基苯磺酸钠； 0$ ’ !"； 1# 2# 0. 等。 !,# 实验过程 在四口烧瓶中， 加入水性聚氨酯、 乳化剂， 快速 搅拌乳化半个小时。在 ."3 下， 滴加丙烯酸酯混合 单体， 并 滴 加 1# 2# 0. 。在 三 小 时 内 滴 加 完 毕。在 冷却出料。 ."3 下保温反应 # 个小时后， !,* 性能测试 ! , * , ! 胶膜的制备 将乳液在聚四氟乙烯板上流延成膜， 然后放入 制备厚度约为 !44 烘箱中， 在 ."3 下烘 # ’ * 小时，
图*
四个样品的 %&’ 曲线
+,+
( - !" 对膜的热稳定性的影响
丙烯酸酯为壳， 以及通过接枝机理 以 !" 为核、 形成的核壳乳液， 热稳定性较好， 其胶膜的初始分解 温度可达 )./0 以上， 如图 +。从图中可以看出， 随 初试分解温度下降， 这可能是 着 ( - !" 比值的增大， 由于丙烯酸酯的耐热性不佳， 其含量越大， 热稳定性 越差， 表现为初试热分解温度的下降。
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（ & 8 $%， 质量比） 对玻 # ,! 丙烯酸酯用量与聚氨酯 璃化温度 (E 的影响
表! 样品编号 & 8 $% ! !F! (E 与 & 8 $% 的关系 # #F! *! , ++ * *F! ** , =. -F! *. , /-
玻璃化温度 （ 3 ） #/ , G+
前言
水性聚氨酯 （水性 $%） 乳液具有耐低温， 柔韧性 好， 粘接强度大等优点， 但也有耐高温性能不佳、 耐 水性差等缺点。丙烯酸酯乳液 （ $& 乳液） 具有较好 的耐水性、 耐侯性， 但存在硬度大、 不耐溶剂等缺点。 聚氨酯和丙烯酸酯共聚改性， 可把二者的优点结合 起来， 克服各自的缺点， 发挥协同作用的优势。在实 验中， 我们采用在水性聚氨酯乳液中滴加丙烯酸酯 单体， 进行聚氨酯与丙烯酸酯共聚的乳液聚合的方 法， 制备出了性能优良的具有核壳结构的水性聚氨
［!］ 酯与丙烯酸酯共聚乳液 （ $%& 乳液） ， 并对乳液及
的膜。 ! , * , # 吸水率的测定 称取重量为 5! 的乳胶膜， 浸入去离子水中， #小时后取出用滤纸揩去表面水， 称重 5# ， 吸水率可 用下 式 计 算： 吸水率 （ 6 ）7［ （ 5# ’ 5! ） 8 5! ］9 !""6 。 ! , * , * 膜的机械性能的测定 用 :;2(<0;-*"# 型拉力机， 测其拉伸强度和断 裂伸长率。拉伸速度为 =44 8 4>?。 ! , * , - 膜的热性能分析 用 $@<1:; @AB@< 热失重分析仪对膜进行热分 析。升温速度为 #"3 8 4>?， 气氛为氮气。 ! , * , = 玻璃化温度的测定 用 $@<1:; @AB@< C2D 热分析仪测 玻 璃 化 温 度。
水性聚氨酯与丙烯酸酯共聚乳液的研究
李延科， 凌爱莲， 桑鸿勋， 武 青
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（北京工业大学环能学院应用化学系， 北京， !"""##）
摘要： 用乳液聚合的方法， 制备出了具有核壳结构的水性聚氨酯与丙烯酸酯共聚乳液 （$%& 乳液） ， 对 $%& 的性能进行了 初步的研究。结果表明， 丙烯酸酯的用量对吸水率、 热性能和机械性能产生重要的影响。 关键词：乳液共聚；水性聚氨酯；聚氨酯 ’ 丙烯酸酯共聚 中图分类号： ()*!+ , **文献标识码： & 文章编号： （#""!） !""- ’ #.-/ "# ’ """. ’ "#
图+
四个样品的 #1( 曲线
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结论
通过水性 !" 和丙烯酸酯的乳液共聚， 可得到 具有核壳结构性能优良的乳液， 乳液的胶膜有如下 特性： （*） 胶膜的初始分解温度随丙烯酸酯用量的增 大而降低； （+） 胶膜的拉伸强度随丙烯酸酯用量的增 胶膜的耐水性也随丙烯酸酯用量的增 大而增大； （)） 大而提高。 参考文献
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中国胶粘剂 第 */ 卷第 + 期 ・8・ ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 空间位阻也越大， !" 链上的丙烯酸酯单体量越大， 导致 #$ 升高。另外， 随着丙烯酸酯接枝量的增大， 分子内和分子间的作用力变大， 也会导致 #$ 升高。 从 %&’ 曲线中还可以看出， 在明显的大台阶中还存 在一个小台阶， 这表明在 !"( 中， 聚氨酯 （ !"） 和聚 丙烯酸酯 （ !(） 并不完全相容， 还有一定的相分离， 只是二者比较接近， 表现为一个玻璃化温度。这种 相分离， 呈现出核壳型复合乳液类似的热行为特 ［)］ 征 。此外， 随着丙烯酸酯类单体用量的增加， 小台 阶变大， 说明相分离程度增大。 +,) ( - !" 的比值对膜的机械性能的影响
由表 ! 及图 ! 可以看出， 随着丙烯酸酯类单体 用量的增大， 玻璃化温度 (E 逐渐增大。这可能是由 于水性聚氨酯链中氨基甲酸酯基的 ; ’ H 键比较活 泼， 接枝在氨基上的丙烯酸酯类单体增大了高分子
［#］ 链内旋转的空间位阻 ， 丙烯酸酯用量越大， 接枝在
作者简介： 李延科， 北京工业大学硕士， 现从事水性聚氨酯乳液的研ຫໍສະໝຸດ Baidu开发。
表+ ( - !" *5* +5* )5* 65* ( - !" 与机械性能的关系 拉伸强度 （2!3）断裂伸长率 （ 4 ） 吸水率 （4） 7,.7+/ 7,89*7 8,)::8 *+,)9/ 78,. .6,+ ):,: )+,7 *:,66 *.,:9 *6,88 *),)/
由表 + 可以看出， 随着 ( - !" 比值的增大， 即随 着丙烯酸酯用量的增大， 膜的拉伸强度增加， 断裂伸 长率降低。从前面已知， !"( 中存在着 !( 与 !" 的 相分离， 这种相分离随着丙烯酸酯含量的增加而增 大。相分离与拉伸强度的关系是拉伸强度随着相分 ［6］ 离的增加而增加 ， 因此， 随着丙烯酸酯用量的增 大， 拉伸强度增大， 断裂伸长率减小。 +,6 ( - !" 对膜的吸水率的影响 从表 + 可知， 吸水率随丙烯酸酯用量的增大而 减小。这可能是由于丙烯酸酯本身具有较好的耐水 性， 其用量越大， 耐水性越好， 吸水率越小。核壳结 构及由此而产生的协同作用， 也是耐水性提高的原 ［.］ 因 。
!"#$%&’$： (B=C@=D E@F?=GC<H3ACQ3IG?FJI I@E@F?KCG CK=FDJ@A（ !"(）RJ<H I@GCQDHCFF D<G=I<=GC H3D SCCA EGCE3GC> S? CK=FDJ@A I@E@F?KCGJL3<J@A , #HC <HCGK3F 3A> KCIH3AJI3F EG@ECG<JCD @M !"( H3NC SCCA D<=>JC> , #HC GCD=F<D DH@R <H3< <HC 3K@=A< @M 3IG?FJI H3D JKE@G<3A< CMMCI<D @A H?$G@DI@EJIJ<?，<HCGK3F 3A> KCIH3AJI3F EG@ECG<JCD @M CK=FDJ@AQI3D< MJFK, TC?R@G>D：CK=FDJ@A I@E@F?KCGJL3<J@A； 3B=C@=D E@F?=GC<H3AC； E@F?=GC<H3ACQ3IG?FJI CK=FDJ@A I@E@F?KCGJL3<J@A