含硅聚氨酯乳液和含硅聚氨酯改性聚丙烯酸酯的研究

含硅聚氨酯乳液和含硅聚氨酯改性聚丙烯酸酯的研究

摘要

本研究合成了阴离子型和非离子型水性含硅聚氨酯乳液，同时合成了酯溶性含硅聚氨酯改性聚丙烯酸酯，并对产物的结构与性能进行表征和测试。

以异佛尔酮二异氰酸酯（ＩＰＤＩ）、二羟甲基丙酸（ＤＭＰＡ）、ｌ，４．丁二醇（１，４一ＢＤＯ）和端羟基硅油（ＰＤＭＳ．ＯＨ）为主要原料，分别采用聚醚二元醇Ｎ２２０和Ｎ２１０，合成了两种阴离子型含硅聚氨酯ＩＷＰＵ—Ｎ２２０和ＩＷＰＵ．Ｎ２１０乳液。分别考察了ＷＮ２２０（ＰＤＭＳ．ＯＨ占Ｎ２２０与ＰＤＭＳ。ＯＨ的质量比）和ＷＮ２１０（ＰＤＭＳ．ＯＨ占Ｎ２１０与ＰＤＭＳ—ＯＨ的质量比）对ＩＷＰＵ—Ｎ２２０和ＩＷＰＵ．Ｎ２１０结构及性能的影响。研究结果表明，两种ＩＷＰＵ树脂中，ＰＤＭＳ—ＯＨ链段与氨基甲酸酯形成了嵌段共聚结构。ＩＷＰＵ．Ｎ２２０和ＩＷＰＵ—Ｎ２１０树脂的吸水率均随着ＷＮ２２０与ＷＮ２ｌｏ的增加而降低，而它们的乳液粘度先降低后增加。ＩＷＰＵ—Ｎ２２０乳液的粒径随着ＷＮ２２０的增大呈先减小后增加的趋势，乳胶粒粒径呈单峰分布，且分布变窄；而ＩＷＰＵ．Ｎ２１０乳液的粒径随着ＷＮ２Ｉｏ的增大呈先增加后减小再增加的趋势，乳胶粒粒径分布由双峰变为单峰，且分布变窄。ＩＷＰＵ．Ｎ２２０和ＩＷＰＵ．Ｎ２１０树脂的Ｔｇ在ＷＮ２２０和ＷＮ２１０均小于５０％时基本保持不变，而当ＷＮ２２０和ＷＮ２ｌｏ均大于５０％时，它们的Ｔｇ明显增加。两种ＩＷＰＵ树脂的热分解过程均呈现为三段，且每段的最大分解速率温度随着ＷＮ２２０和ＷＮ２ｌｏ的增加变化程度不同。ＷＮ２２０的增加对ＩＷＰＵ．Ｎ２２０树脂的起始分解温度影响较小，而ＷＮ２ｉｏ的增加对ＩＷＰＵ．Ｎ２１０树脂的起始分解温度影响较大。

采用聚乙二醇（ＰＥＧｌ０００）为亲水扩链剂，以甲苯二异氰酸酯（ＴＤＩ）、端羟基硅油（ＱＬＳ．２０３）、聚醚二元醇（Ｎ２１０）为主要原料制备了非离子型含硅聚氨酯（ＮＷＰＵ）乳液。研究了ＱＬＳ．２０３用量对乳液稳定性以及ＮＷＰＵ树脂结构与性能的影响。结果表明，ＱＬＳ一２０３已引入到ＮＷＰＵ链段结构中。随着ＱＬＳ一２０３用量的增加，ＮＷＰＵ乳液稳定性变差，其粘度增加，同时粒径先增大后减小。ＮＷＰＵ结构中引入ＱＬＳ．２０３结构能够提高ＮＷＰＵ树脂的耐热性，且当ＱＬＳ一２０３用量为单体总量的１５ｗｔ％时，ＮＷＰＵ乳液稳定性及其树脂耐热性最好。随着ＱＬＳ一２０３的用量增加，ＮＷＰＵ树脂中硬段及ＰＥＧ链段结晶速率加快，且Ｔｇ提高。ＮＷＰＵ树脂的结晶与熔融温度也受到ＱＬＳ．２０３用量的影响。

以分子量不同的ＰＤＭＳ．ＯＨ（分子量：１０００、２０００、４０００）、ＩＰＤＩ、丙烯酸羟乙酯（ＨＥＡ）为主要原料，合成出三种酯溶性含硅聚氨酯（ＳＰＵｌｏｏｏ；ＳＰＵ２０００，ＳＰＵ４０００）。研究表明，随着ＰＤＭＳ．ＯＨ分子量的增加，三种ＳＰＵ树脂的分子量和Ｔｇ均降低，其溶液粘度先降低后增加。ＳＰＵｌｏｏｏ热分解过程分为两段，而ＳＰＵ２０００和ＳＰＵ４０００热分解过程分为三段，但三种ＳＰＵ树脂的起始分解温度随着ＰＤＭＳ．ｏＨ分子量的增加而增大。

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